新型β-三嗪基四苯基卟啉的合成、晶体结构及分子对接研究揭示其高效抗菌机制

本文报道了一种新型β-三嗪取代四苯基卟啉(β-Trz-TPP)及其镍(II)配合物(Ni-β-Trz-TPP)的合成与表征。通过单晶X射线衍射(SCXRD)证实镍配合物具有褶皱变形的卟啉核心结构(Cβ平均偏差0.210 ?)，晶体堆积通过氢键和π-π相互作用稳定。抗菌实验显示其对铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)具有显著抑制活性(MIC 0.0625 mg/mL)，分子对接揭示其与细菌靶点的强结合能力(最大亲和力-11.5 kcal/mol)。该研究为设计新型抗菌卟啉衍生物提供了结构基础。

　　

亮点

氮杂环与卟啉的协同效应：三嗪基团的引入显著增强了卟啉核心的抗菌性能，通过分子对接证实其与细菌蛋白的多种相互作用模式，包括氢键、π-π堆积和疏水作用。

晶体结构

Ni-β-Trz-TPP的ORTEP图（图1）显示三嗪基团通过C22-C45单键(1.487 ?)连接于卟啉β位。卟啉核心呈现明显褶皱变形，镍离子偏离平均平面0.011 ?，N-Ni-N键角(170-178°)显示配位几何畸变。晶体中相邻分子通过N-H...N氢键(2.891 ?)和CH...π(2.789 ?)相互作用形成三维网络，Hirshfeld表面分析证实这些非共价作用对稳定性至关重要。

生物活性研究

抗菌测试显示：β-Trz-TPP和Ni-β-Trz-TPP对革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的MIC值达0.0625 mg/mL，优于四类商业抗生素。对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑制效果同样突出。活性差异与细菌细胞壁结构相关——三嗪基团能更有效穿透革兰氏阴性菌的外膜。

分子对接机制

与P. aeruginosa的DNA旋转酶对接显示：Ni-β-Trz-TPP通过三嗪氨基与Asp⁸¹形成氢键(-2.3 kcal/mol)，卟啉苯环与Pro⁷⁹产生π-烷基作用，整体结合能达-11.5 kcal/mol。这种多重作用模式解释了其超高效抗菌活性。

结论

该工作首次将三嗪基团精准修饰于卟啉β位，晶体学和理论计算证实结构畸变可增强生物活性。镍配合物通过"三嗪锚定-卟啉嵌入"的双重作用机制破坏细菌膜结构，为开发耐药菌抑制剂提供了新思路。