2-(哌嗪-1-鎓-1-基)嘧啶-1-鎓硝酸盐：一种具有酶抑制潜力的新型支架的晶体结构、DFT分析与类药性评价

《Journal of Molecular Structure》：Crystal Structure, DFT Analysis, and Drug-Likeness Evaluation of 2-(Piperazin-1-ium-1-yl)pyrimidin-1-ium Nitrate: A Promising Scaffold for Enzyme Inhibition

本研究报道了一种新型有机硝酸盐（1）的合成、晶体结构（SC-XRD）与性能。单晶衍射显示其通过N–H···O/C–H···O氢键及π-π堆积作用稳定于三斜晶系P-1空间群，Hirshfeld表面分析证实H···O/O···H接触占晶体堆积的50.9%。DFT计算（B3LYP/6-31G(d,p)）显示HOMO-LUMO能隙为3.964 eV，分子静电势图谱揭示了关键反应位点。分子对接预测其对组织蛋白酶D（Cathepsin D）具有强结合亲和力（-8.3 kcal/mol，Ki=0.82 μM），且符合类药性规则（Lipinski’s rules），表明该化合物在酶抑制领域具有重要潜力。

　　

亮点

结构描述

对化合物1的单晶X射线衍射研究表明，它在三斜晶系中结晶，空间群为P-1。不对称单元包含四个硝酸根阴离子（N(9)O₃^-、N(10)O₃^-、N(11)O₃^-和N(12)O₃^-）以及两个2-(哌嗪-1-鎓-1-基)嘧啶-1-鎓双阳离子。

在原子排布中，NO₃^-硝酸根阴离子平行于(a, c)平面取向，并与b轴相交于(n+1)/2处。这些阴离子之间分布着有机阳离子（C₈H₁₄N₄）²⁺，它们通过N–H···O和C–H···O氢键与阴离子相连，形成了错综复杂的三维网络。此外，嘧啶环之间还存在迷人的π-π堆积相互作用，进一步加固了晶体结构。

结论

本研究通过实验和理论方法对硝酸盐化合物1进行了全面探究。单晶X射线衍射揭示了其由N–H···O和C–H···O氢键网络以及π-π堆积相互作用稳定的三斜晶系。Hirshfeld表面分析和相互作用能计算强调了静电作用（尤其是强大的H···O/O···H接触）在稳定晶体结构中的主导地位。