含有三唑基团的Schiff碱化合物的设计、合成、生物评价及计算研究

本研究通过点击化学合成含1,2,3-三唑和苯酚基团的化合物，光谱证实结构。DNA结合实验显示其活性类似溴化乙锭，抗癌活性方面BT4-3和BT4-4在12.5μM时显著抑制MCF-7细胞，且诱导双相剂量反应。抗菌测试表明BT4-3对多种细菌抑制率超98%，但低浓度存在负抑制现象。DFT计算显示优化后结构更稳定。

　　

Bü?ra Albayrak Misir | Jülide Nacaro?lu Ba?l? | Ramazan Korkmaz | ?brahim Seyfettin ?elik | Muhammad Sirajuddin | Muhammad Sadeeq | Muhammet K?se

土耳其卡赫拉曼马拉什苏特居伊马姆大学科学学院化学系，卡赫拉曼马拉什 46100

摘要

通过点击化学方法合成了含有酚基、1,2,3-三唑基和偶氮甲基基团的新化合物，并通过光谱方法对其进行了详细表征。DNA结合研究表明，这些化合物表现出与溴化乙锭相似的结合特性。此外，抗癌研究显示，BT4系列化合物以剂量依赖的方式降低了A549和MCF-7癌细胞的存活率，在25 μM及以上浓度时表现出显著效果。特别是BT4-3和BT4-4在低至12.5 μM的浓度下对MCF-7细胞具有明显的细胞毒性作用。BT4-3和BT4-4在A549和MCF-7细胞中诱导出一种剂量双相反应：低浓度时细胞存活率增加，高浓度时细胞存活率降低。BT4化合物对伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、黄色微球菌和金黄色葡萄球菌的MIC测试结果显示，在25 μg/ml浓度下BT4-3对所有菌株的抑制率超过98%。然而，在较低浓度下，BT4-1和BT4-3对黄色微球菌的抑制作用较弱。这些结果表明BT4-3是针对革兰氏阴性病原体的有希望的候选化合物，尽管其亚抑制效应需要进一步验证。DFT计算表明，在BT4系列的优化形式中，酚基的H-OH基团转移到了亚胺的N原子上，形成了通常更稳定的酮形式。

引言

癌症是全球最致命的疾病之一，由于细胞失控生长而造成经济损失和人员死亡。因此，抗癌药物的研发越来越关注癌细胞的代谢生物学[1]、[2]、[3]。由于癌症是由于细胞内DNA突变和异常生长引起的，而DNA包含了所有细胞信息，因此研究DNA结合具有重要意义。因此，人们非常关注针对DNA的有效药物设计。在这方面，文献中的研究探讨了DNA-药物相互作用中的插入、静电结合和沟槽结合[4]、[5]、[6]、[7]。 偶氮衍生物是五元氮杂环[8]，可以与细胞成分的活性中心形成氢键。它们还可以直接攻击目标骨架的反应性，影响化合物的活性（或毒性），以及目标药物[9]与不同目标抑制剂[10]、[11]、[12]之间的相互作用。 1,2,3-三唑特别适用于设计各种药理骨架[10]、[13]、[14]。最近的研究表明，含有杂环三唑部分的化合物在许多不同科学领域具有广泛的应用潜力[15]、[16]。对1,2,3-三唑杂环化合物的研究主要集中在它们作为碳酸酐酶和胆碱酯酶抑制剂[17]、[18]、神经系统疾病的治疗剂[19]、[20]、抗癌剂[21]、[22]、[23]、抗菌剂[24]、[25]、[26]、用于糖尿病治疗的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制剂[27]、[28]、候选金属药物[15]、食品系统中的有毒金属传感器[29]、抗氧化剂[30]，以及金属-有机框架（MOFs）的构建成分[31]的作用上。药物化学中其他重要的杂原子基团还包括Schiff碱。针对含有Schiff碱部分的1,2,3-三唑杂环化合物的研究表明，这些化合物在疗效上可与标准药物相当甚至更优[32]（MCF-7（乳腺癌）[33]、[34]、A549（肺癌）[34]、Colo-205（结肠癌）[34]、A2780（卵巢癌）[34]、HeLa（宫颈癌细胞系）[35]）。杂化方法目前被用于许多FDA批准的药物设计中，例如Radesolid、Tazobactam和Herceptin。它特别适用于创建同时含有三唑和其他基团的杂环化合物[36]、[37]。已经发表了大量关于Schiff碱、三唑及其杂环化合物的生物活性研究[38]、[39]、[40]、[41]、[42]。在临床实践中使用的Mubritinib、Tazobactam和Ciforadenant（分别用于实体瘤、抗菌剂和癌症免疫疗法）为设计能够在生物系统中产生协同作用的新1,2,3-三唑-Schiff碱化合物提供了依据[34]、[43]。这些参考药物具有共同的结构骨架，包括疏水头部（苯基取代的二酯基团）、杂芳香核（1,2,3-三唑）、疏水尾部（取代的苯环）和柔性连接基团（偶氮甲基）[22]。在我们的研究中，我们选择了1,2,3-三唑作为杂芳香核，因为它具有代谢稳定性、形成氢键的能力以及其他非共价相互作用。为了进一步提高亲脂性和结合亲和力，选择了取代的苯环（Cl、F、-OH和-OCH?）以及二酯基团作为疏水尾部，如图1所示。然后研究了新设计的1,2,3-三唑杂环化合物的DNA结合特性和对各种癌细胞（包括A549（肺癌）和MCF-7（乳腺癌）的抗癌活性。此外，还研究了BT4化合物对伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、黄色微球菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。同时，还展示了合成化合物的分子对接和DFT研究结果。

部分摘录

一般信息

合成过程中使用的所有试剂和溶剂均为市售产品，无需进一步纯化。起始材料二甲基5-氨基邻苯二甲酸酯、二甲基5-叠氮邻苯二甲酸酯（2）和2-羟基-4-(丙-2-炔-1-基氧)苯甲醛（4）是根据文献中的方法合成的，具体细节见支持文件。层析分析使用的是Merck silica F254板，厚度为0.255 mm。斑点在紫外光下观察。

化学方法

本研究的目的是合成含有1,2,3-三唑和邻苯二甲酸基团的新型Schiff碱，并研究它们的抗癌活性和DNA结合特性（如图1所示）。为了实现这一目标，我们遵循了四步反应流程（见图3、图4、图5、图6）。 首先，根据文献中的方法合成了起始试剂叠氮化物（2）（含有邻苯二甲酸单元）和炔烃（4）（含有醛基）化合物。

结论

在这项研究中，合成了四种含有1,2,3-三唑和邻苯二甲酸基团的新型Schiff碱。首先通过铜催化的点击反应获得了1,2,3-三唑衍生物BT4，然后使用不同的苯胺（4-氟、4-氯、4-甲氧基和4-羟基苯胺）合成了Schiff碱（BT4/1–4）。化合物的结构通过1H NMR、13C NMR、FT-IR光谱和Q-TOF质谱进行了鉴定。DNA结合研究表明BT4-3

CRediT作者贡献声明

Bü?ra Albayrak Misir：撰写初稿、方法学设计、实验研究、数据分析。Jülide Nacaro?lu Ba?l?：撰写初稿、数据分析。Ramazan Korkmaz：方法学设计、数据分析。?brahim Seyfettin ?elik：数据分析。Muhammad Sirajuddin：数据分析。Muhammad Sadeeq：数据分析。Muhammet K?se：撰写初稿、实验指导、数据分析、概念构思。

资助

作者声明本文所述工作未获得任何资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。