新型苯并咪唑類查爾酮及其嘧啶衍生物的設計合成與抗微生物活性研究.pdf

1、查爾酮是一類重要的具有1,3-二芳基丙烯酮結構的化合物，廣泛分布在一些藥用植物和合成的活性分子中。由于查爾酮類化合物的結構具有較大的柔性，能與不同的受體結合，從而表現(xiàn)出廣泛的生物活性，如抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗血管增生、抗菌和抗瘧疾等生理活性。此外，查爾酮類化合物的毒性較低，其結構中的丙烯酮部分可以與多種親核試劑發(fā)生Michael加成反應,進而關環(huán)可轉化為具有廣泛生物活性的嘧啶等衍生物。因此查爾酮類化合物在醫(yī)藥和有機合成領域引起了廣泛興

2、趣，相關的研究異常活躍。
　　唑類化合物是一類重要的芳香雜環(huán)化合物，作為藥物臨床應用廣泛。尤其是在抗細菌、抗真菌領域，唑類化合物發(fā)揮了重要的作用。與非稠合唑類相比，苯環(huán)稠合唑類如苯并咪唑和苯并三唑等含氮雜芳環(huán)，具有更大的共軛體系，更易于通過π-π相互作用、氫鍵等非共價鍵與生物體內(nèi)的酶和受體相結合，顯示出廣譜的生物活性如抗細菌、抗真菌等。這顯示出稠合唑類化合物在醫(yī)藥領域的巨大開發(fā)價值。鑒于此，本文基于查爾酮類化合物在國內(nèi)外抗菌領域的

3、研究與開發(fā)現(xiàn)狀，設計合成了一系列新型的苯環(huán)稠合唑類查爾酮抗菌化合物及其相應的嘧啶衍生物，研究了其抗微生物能力，探討了構效關系的研究，測試了高活性分子的細胞毒性，評估了人血清白蛋白（human serum albumin, HSA）的體外運輸研究，初步探索了高活性低毒分子的抗微生物作用機制，主要工作總結如下：
　　(1)苯并三唑查爾酮類新化合物的制備：以氯乙酰氯和不同取代的苯為原料，在三氯化鋁的催化條件下經(jīng) Friedel Craf

4、ts反應以90%以上高產(chǎn)率地得到化合物II–2a–c，進一步與苯并三唑發(fā)生親核取代反應制備 N-1取代的苯并三唑中間體II–3a–c和N-2取代的苯并三唑中間體II–4a–b，最后以甲苯為溶劑以及冰醋酸和哌啶催化劑分別和各種取代的芳香醛發(fā)生縮合反應得到 -位取代的苯并三唑查爾酮化合物II–5a–n和II–6a–c。
　　(2)苯并咪唑查爾酮及其嘧啶衍生物的制備：以鄰苯二胺和2-羥基丙酸為起始原料，在稀鹽酸存在條件下經(jīng)環(huán)化反應得到中

5、間體III–2，進一步在重鉻酸鉀的氧化下得到乙酰基苯并咪唑中間體 III–3。化合物 III–3與不同取代的芳香醛在氫氧化鉀催化的條件下發(fā)生縮合反應得到苯并咪唑查爾酮 III–4a–d。化合物 III–4a–d與不同鏈長的溴化物發(fā)生取代反應得到烷基取代的苯并咪唑查爾酮 III–5a–p。苯并咪唑查爾酮（III–4a–d和 III–5a–b）再與鹽酸胍發(fā)生環(huán)化反應生成氨基嘧啶化合物III–6a–p和III–7a–d。
　　(3)用1

6、H NMR、13C NMR、IR和HRMS等現(xiàn)代波譜手段確證了合成的新化合物結構。
　　(4)測試了II和III系列中新化合物的的體外抗細菌和抗真菌活性。研究發(fā)現(xiàn)，部分的苯并三唑查爾酮類化合物顯示出較好的抗菌活性。尤其是苯并三唑查爾酮化合物II–5e對藤黃微球菌的抑制活性(MIC=0.5μg/mL)強于氯霉素和諾氟沙星。N-2位衍生的苯并三唑衍生物II–6a對變形桿菌(MIC=8μg/mL)和大腸桿菌JM109具有較強的抑制作用(

7、MIC=8μg/mL)，強于參考藥物氯霉素，并顯示出廣譜的抗真菌活性，MIC值介于4到16μg/mL。系列III中苯并咪唑查爾酮轉化為氨基嘧啶有助于改善生物活性。相比與查爾酮前體，大部分苯并咪唑嘧啶衍生物對所測試的菌株顯示出更強的抑制效力，特別是革蘭氏陰性菌。苯環(huán)上取代基類型以及苯并咪唑 N-1烷基鏈的長度對嘧啶衍生物的生物活性有顯著影響。其中，苯并咪唑嘧啶化合物III–7d顯示出廣譜的抑制活性，MIC值介于1到16μg/mL。它對耐藥

8、菌MRSA的抑制效果(MIC=8μg/mL)是氯霉素的2倍，并且它能有效抑制大腸桿菌 DH52的生長(MIC=1μg/mL)，MIC值與諾氟沙星相當。這顯示出化合物III–7d具有潛在的抗微生物應用前景，值得進一步研究。
　　(5)藥物聯(lián)用實驗結果表明化合物II–5e和II–6a分別與氯霉素、諾氟沙星和氟康唑聯(lián)用時，主要顯示為協(xié)同效應，有利于增強抗微生物活性和拓寬抗菌譜。利用紫外光譜波譜手段研究了苯并三唑查爾酮 II–6a與小牛胸

9、腺 DNA的相互作用。通過中性紅（NR）相互競爭作用得到了化合物II–6a與DNA的作用方式為嵌入式，進一步抑制細菌和真菌的DNA復制，從而起到抑菌作用。
　　(6)高活性化合物III–7d誘導MRSA產(chǎn)生耐藥性的幾率低于臨床藥物氯霉素和諾氟沙星，并且對人肝細胞LO2顯示出較低的毒性?；钚匝鯇嶒炑芯勘砻鳎衔?III–7d能產(chǎn)生適量濃度的活性氧（ROS），不會損傷正常細胞的 DNA、蛋白質及脂質。分子對接模擬和 III–7d與

10、DNA相互作用實驗結果表明化合物 III–7d能有效抑制細菌DNA的復制，有利于活性分子發(fā)揮藥效。此外利用熒光光譜、紫外光譜等波譜手段研究了目標活性分子 III–7d與人血清白蛋白的相互作用。通過III–7d–HSA體系的熒光猝滅機理、結合位點數(shù)、結合常數(shù)、熱力學參數(shù)等，推斷出III–7d與HSA的結合是自發(fā)進行的，主要作用力類型為氫鍵和疏水作用。
　　本論文共合成67個化合物，其中新化合物53個，包括苯并三唑化合物中間體8個、苯