异丁香酸衍生的Knoevenagel加合物的合成、抗利什曼原虫活性及计算机模拟研究

《Journal of Molecular Structure》：Synthesis, antileishmanial activity and in silico study of isatin-derived Knoevenagel adducts

高效合成异吲哚-酮-2-羰基苯乙烯酮加合物并展示抗利什曼原虫活性及优异选择性。摘要后分隔符：

　　

帕洛玛·G·阿布兰特斯（Paloma G. Abrantes）| 吉尔迪莱恩·M·席尔瓦（Gildilayne M. Silva）| 伊斯雷尔·F·科斯塔（Israel F. Costa）| 克劳迪奥·G·利马-朱尼奥尔（Claudio G. Lima-Junior）| 埃梅莉·S·F·R·桑托斯（Emelly S.F.R. Santos）| 娜塔莉亚·F·索萨（Natália F. Sousa）| 马库斯·T·斯科蒂（Marcus T. Scotti）| 安娜·L·M·费尔南德斯（Ana L.M. Fernandes）| 德尔瓦·T·F·拉梅克（Delva T.F. Lamec）| 塔蒂亚娜·S·L·基森（Tatjana S.L. Keesen）| 埃尔库勒斯·E·S·特奥托尼奥（Ercules E.S. Teot?nio）| 朱莉安娜·A·瓦莱（Juliana A. Vale）

帕拉伊巴联邦大学（Universidade Federal da Paraíba - UFPB）化学系。地址：Jardim Cidade Universitária，邮编：58051-900，乔安佩索阿（Jo?o Pessoa），巴西。

摘要

在这项研究中，通过使用EDTA功能化的壳聚糖（LWC-EDTA-72）作为双功能异质催化剂，在室温下高效地合成了多种异嗪衍生的Knoevenagel加合物（3a–h），合成时间较短（0.5–1分钟），产率较高（88–94%）。该催化剂可轻松回收并重复使用六次反应循环，且催化活性无明显下降。化合物3b（R = 5-Cl；R’ = H）、3c（R = 5-Br；R’ = H）和3g（R = CH₃；R’ = N-苯基）对Leishmania infantum前鞭毛体的半数抑制浓度（IC₅₀）分别为15.05、18.38和12.7 μM。这些化合物对人体红细胞无细胞毒性，选择性指数（SI）分别为3b >17.42、3c >21.55和3g >26.31。对于无寄主前鞭毛体，化合物3b、3c和3g的半数有效浓度（EC₅₀）分别为5.74、4.64和3.8 μM。此外，它们在外周血单核细胞（PBMC）实验中表现出中等程度的细胞毒性，CC₅₀值分别为27.03、34.41和25.2 μM。化合物AmB的细胞毒性相似，但其选择性指数（SI）为33.6，高于所研究的化合物。计算机模拟研究表明，化合物3g对Leishmania infantum的Trypanothione还原酶（PDB: 5EBK）具有最高的亲和力，能与Ser470残基形成氢键（2.28 ?），同时AmB在结合能方面是最稳定的配体。ADME（吸收、分布、代谢和排泄）分析表明，异嗪衍生的Knoevenagel加合物具有良好的口服生物利用度和较高的胃肠道吸收率。

引言

利什曼病是一种由Leishmania属寄生虫引起的传染病，主要通过受感染的雌性沙蝇叮咬传播。这些昆虫通过吸食先前被感染的动物或人体而获得寄生虫[1,2]。该疾病主要表现为三种形式：皮肤利什曼病、黏膜皮肤利什曼病和内脏利什曼病，其中内脏利什曼病最为严重，可能致命[3]。尽管在控制方面取得了一些进展，但世界卫生组织仍将其列为被忽视的热带病（NTD），每年全球有70万至100万人受到影响[4]。 利什曼病的治疗方法取决于疾病的类型和症状的严重程度。抗锑药物常用于皮肤和黏膜皮肤利什曼病，而两性霉素B（AmB）通常是治疗内脏利什曼病的首选药物，尤其是在重症病例中。早期开始治疗对于预防严重并发症和潜在的死亡风险至关重要[5,6]。然而，患者放弃治疗会增加寄生虫耐药性的风险[7]。 高昂的成本、某些药物的有限疗效、治疗的复杂性以及显著的副作用是导致利什曼病治疗中断的关键因素。此外，缺乏专业医疗机构的支持和对完成治疗重要性的认识也在这一问题上起着重要作用[8,9]。尽管取得了进展，开发更有效、更便宜、更安全的利什曼病治疗药物仍然是全球科学界面临的重大挑战。 与此同时，异嗪衍生的Knoevenagel加合物作为新型药物设计中的重要药效中心备受关注。这些化合物不仅是合成具有抗菌[10]、抗疟疾[11]、抗真菌[12]、抗癌[13]和抗血管生成[14]活性的多种杂环化合物的关键中间体，还为新型强效且选择性的CRTH2（DP2）受体拮抗剂的结构提供了基础[15]。已有报道指出异嗪衍生物可作为抗利什曼病药物[16,17]。然而，据我们所知，含有马来酰亚胺基团的异嗪衍生Knoevenagel加合物尚未被用于利什曼病的治疗。 持续研究异嗪衍生的Knoevenagel加合物，特别是开发具有特定生物活性的化合物，对于生物医学创新和寻找先进的治疗方案至关重要。本文提出了使用EDTA功能化的壳聚糖（LWC-EDTA-72）作为双功能异质催化剂合成这些加合物，并在体外条件下测试其对Leishmania infantum前鞭毛体和前体鞭毛体的作用机制。同时进行了计算机模拟分子对接研究，以了解这些化合物对利什曼病寄生虫的可能作用机制。

材料与方法

用于合成Knoevenagel加合物的马来酰亚胺和异嗪购自Sigma-Aldrich公司。乙醇/水混合物按体积比（3:7, v/v）配制。所有化学品均未经额外纯化处理。核磁共振（NMR）谱在CDCl₃或DMSO-d_{6中进行，仪器型号为VARIAN Mercury 500 MHz/125 MHz和400 MHz/100 MHz。化学位移（δ）以ppm为单位表示，相对于内部TMS标准。使用预涂硅胶（E）进行测量。}

异嗪衍生Knoevenagel加合物的合成

在室温下（表1），将LWC-EDTA-72作为双功能异质催化剂应用于一系列取代异嗪与马来酰亚胺的二元混合物（乙醇：水，3:7, v/v）的反应中。该方法基于先前研究中针对醛类和活性亚甲基化合物优化得到的方法[18]。 如阿布兰特斯及其同事[18]先前观察到的，涉及异嗪（表1中的条目1）及其...

结论

本研究展示了利用LWC-EDTA-72作为双功能异质催化剂，通过Knoevenagel缩合高效合成异嗪衍生的Knoevenagel加合物（3a-h）。反应迅速完成（0.5–1分钟），产率较高（88–94%），催化剂经过六次循环使用后活性仅略有下降（约90%）。针对Leishmania infantum的生物评估显示，化合物3b、3c和3g的对前鞭毛体的半数抑制浓度（IC₅₀）分别为15.05、18.38和12.7 μM，而对前体鞭毛体的半数有效浓度（EC₅₀...

作者贡献声明

帕洛玛·G·阿布兰特斯（Paloma G. Abrantes）：研究、方法学、数据管理、验证、撰写、审稿与编辑。 吉尔迪莱恩·M·席尔瓦（Gildilayne M. Silva）：数据管理、数据分析、研究、方法学。 伊斯雷尔·F·科斯塔（Israel F. Costa）：数据管理、数据分析、研究、方法学。 埃梅莉·S·F·R·桑托斯（Emelly S. F. R. Santos）：数据管理、数据分析、研究、方法学。 克劳迪奥·G·利马-朱尼奥尔（Claudio G. Lima-Júnior）：数据管理、数据分析、研究、方法学、撰写、审稿与编辑。 娜塔莉亚·F·索萨（Natália F. Sousa）：数据管理、数据分析。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢巴西国家科学技术发展委员会（CNPq - 170183/2023-8, 406804/2022-2, 404236/2021-9）、高等教育人员培训协调局（CAPES, 88887.659769/2021-00）、国家分子科学研究所（INCT-CiMol）以及IPeFarM-UFPB的多用户表征与分析实验室（LMCA）在NMR设备使用方面提供的支持。