综述：獐牙菜属植物中口山酮的结构、活性与生物合成

《Bioorganic Chemistry》：Structure, activity and biosynthesis of xanthones in genus Swertia

本综述系统探讨了新型双(噻吩基吡唑基)碳酰肼衍生物（化合物3）的合成、结构、光学特性及生物活性。该化合物通过X射线晶体学确认其单斜晶系结构，并借助DFT计算揭示了其独特的分子静电势（MEP）与宽能隙（5.18 eV），展现出优异的光敏稳定性。光学研究表明其具备波长依赖性反射与可调介电特性，适用于光电器件。生物活性方面，化合物3对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜抑制率高达97.1%，并对Caco2癌细胞（IC50=147.57 μg/mL）表现出选择性细胞毒性，分子对接显示其与表皮生长因子受体（EGFR）结合力强（-9.8 kcal·mol-1），预示其作为抗癌抗感染双功能药物的潜力。

　　

引言

癌症仍是全球最危险的疾病之一，亟需开发高效治疗策略。抗癌药物在抑制肿瘤进展中至关重要，但患者常因免疫系统减弱面临更高感染风险。兼具抗癌和抗菌活性的双功能材料成为应对这一挑战的新方向，其不仅能靶向癌细胞，还可抑制继发感染，为改善患者预后提供整合方案。近年来，含噻吩和吡唑单元的杂环化合物因结构多样、生物活性广泛及光电子特性可调而备受关注。其中，双(噻吩基吡唑基)碳酰肼衍生物凭借其显著的电子离域和宽能隙特性，在药物设计、光动力治疗和生物成像等领域展现出应用潜力。

合成与结构表征

化合物3通过1-苯基-5-(噻吩-2-基)-1H-吡唑-3-碳酰肼（1）与1-苯基-3-(噻吩-2-基)-1H-吡唑-4-甲醛（2）在无水乙醇中缩合制备，产率达90%。X射线晶体学分析表明其晶体属单斜晶系，分子间通过氢键和π-π堆积等非共价相互作用稳定堆积。Hirshfeld表面分析进一步揭示了C–H···O、N–H···O和C–H···π等关键相互作用对晶体稳定性的贡献。

理论计算与光学性能

密度泛函理论（DFT）计算与实验结果高度吻合。前沿分子轨道（FMO）分析显示最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占分子轨道（LUMO）之间的能隙为4.08 eV（实验值5.18 eV），表明化合物具有高动力学稳定性和低化学反应性。分子静电势（MEP）图显示负电位集中于羰基氧和吡唑氮原子区域，正电位集中于氢原子区域，提示可能的亲电/亲核反应位点。光学研究显示化合物具有波长依赖性反射率和可调介电特性，为其在光电器件中的应用提供依据。

生物活性研究

化合物3对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜形成具有显著抑制效果，在1000 μg/mL浓度下抑制率高达97.1%。细胞毒性实验表明，其对正常Wi38细胞的IC₅₀为331.81 μg/mL，而对Caco2癌细胞的IC₅₀为147.57 μg/mL，显示出选择性细胞毒性。分子对接结果显示化合物3与表皮生长因子受体（EGFR）具有强结合亲和力（对接得分-9.8 kcal·mol^-1），主要通过氢键和疏水相互作用与受体活性位点结合，为其抗癌机制提供结构基础。

结论

本研究成功合成并表征了一种新型双(噻吩基吡唑基)碳酰肼衍生物，其晶体结构稳定，光学特性优异，兼具显著抗菌膜活性和选择性抗癌作用。理论计算与实验数据共同揭示了其电子结构与生物活性的关联。该化合物作为多功能药物先导分子，在抗癌抗感染联合治疗中具有广阔应用前景，尤其适用于免疫缺陷患者。