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为解决抗生素耐药性及寻找新型抗菌和抗氧化剂的问题，研究人员开展了新型异恶唑稠合杂环化合物的研究。合成并表征了多种化合物，发现它们有抗菌、抗氧化活性，分子对接和 DFT 研究揭示其作用机制，为相关药物研发提供参考。
在生命科学和健康医学领域，寻找新型抗菌和抗氧化剂一直是研究的热点。随着抗生素的广泛使用，细菌耐药性问题日益严重，尤其是 β- 内酰胺酶导致的 β- 内酰胺类抗生素耐药，使得细菌感染的治疗变得愈发困难。因此，开发新型抗菌药物迫在眉睫。
在此背景下，来自埃及、约旦等多所科研机构的研究人员展开了相关研究。他们合成了一系列新型异恶唑稠合杂环化合物，并对其进行了全面的研究，相关成果发表在《Molecular Diversity》杂志上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，通过多步化学反应制备目标化合物；利用光谱技术（如 IR、1H-NMR、质谱等）对化合物结构进行表征；采用 DFT 计算研究化合物的电子性质；运用分子对接模拟研究化合物与靶蛋白的相互作用；通过抗菌实验（如碟片扩散法、肉汤微量稀释法）和抗氧化实验（DPPH 法）评估化合物的生物活性；借助瑞士 ADME 预测化合物的药代动力学性质。
研究结果如下：
- 化合物合成与表征：以 4 - 乙酰 - 3 - 苯基异恶唑 - 5 (4H)- 酮 3 为关键前体，通过多步反应合成了多种异恶唑稠合杂环化合物，如吡喃并 [3,2-d] 异恶唑 4、6，异色烯并 [4,3-d] 异恶唑 5 等。利用光谱技术对这些化合物的结构进行了确证，详细分析了各化合物 IR 光谱中特征吸收峰、1H-NMR 光谱中质子信号以及质谱中分子离子峰等，确定其结构与预期相符。
- DFT 计算：通过 DFT 计算研究化合物的电子结构和反应性。计算结果表明，14a,b 和 6 的 HOMO-LUMO 能隙较低，化学硬度较小，反应活性较高。从分子静电势图可以看出，异恶唑酮环与杂环稠合区域具有较高的负静电势，有利于与亲电试剂发生反应。
- 抗菌活性：对合成的化合物进行抗菌活性测试，以大肠杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和哈茨木霉为测试菌株，氨苄青霉素和克霉唑为对照药物。结果显示，化合物 11a,b 对多种细菌表现出较高的抗菌活性，其活性与对照药物相当。例如，对大肠杆菌，11a,b 的抑菌圈可达 20mm，活性百分比为 86.96%；对巨大芽孢杆菌，抑菌圈为 21mm，活性百分比达 90.30% 。
- 抗氧化活性：使用 DPPH 自由基清除实验评估化合物 11a,b 的抗氧化活性。结果表明，11a,b 具有浓度依赖性的抗氧化活性，在高浓度下表现出较高的抗氧化能力，但仍低于作为阳性对照的抗坏血酸。
- 瑞士 ADME 预测：利用瑞士 ADME 对化合物的理化性质、药代动力学性质和类药性质进行预测。结果显示，化合物的亲脂性、水溶性存在差异，多数化合物符合 Lipinski 规则，但在 Ghose 和 Veber 规则上存在一些违反情况，不过生物利用度分数为 0.55，表明这些化合物有进一步优化和研究的潜力。
- 分子对接模拟：针对 β- 内酰胺酶进行分子对接研究，发现化合物 10a, 11a,b 与 β- 内酰胺酶具有较高的结合亲和力，对接分数表明它们能与靶蛋白有效结合，通过多种相互作用方式（如氢键、π- 阳离子相互作用等）影响细菌细胞壁的合成，从而发挥抗菌作用。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功合成了新型异恶唑酮衍生物，并通过多种实验和理论研究方法对其进行了全面评估。这些化合物表现出良好的抗菌和抗氧化活性，分子对接和 DFT 研究为其作用机制提供了理论依据。这不仅为解决细菌耐药性问题提供了新的方向，也为新型抗菌和抗氧化药物的研发奠定了基础，在医药领域具有重要的潜在应用价值。
