新型氮杂环衍生物的合成、镇痛抗炎活性评价及分子对接研究

《Scientific Reports》：Pharmacological evaluation as analgesic and anti-inflammatory and molecular docking of newly synthesized nitrogen heterocyclic derivatives

本研究针对传统非甾体抗炎药的局限性，设计合成了一系列新型吡唑/吡喃/嘧啶氮杂环衍生物。通过动物实验发现化合物6b、7b、8b、9b的镇痛活性优于对照药双氯芬酸，化合物7b、8b、9b的抗炎效果接近氟比洛芬。分子对接证实这些化合物能与COX-2活性位点稳定结合，MM/GBSA计算显示结合自由能低至-43.89 kcal/mol，为开发新型镇痛抗炎药物提供了候选分子。

　　

在全球疼痛性疾病发病率持续攀升的背景下，非甾体抗炎药(NSAIDs)的胃肠道毒性和心血管风险仍是临床应用的瓶颈。查尔酮(chalcone)作为天然黄酮类骨架，因其显著的抗炎活性备受关注，但其结构优化空间亟待挖掘。埃及国家研究中心的科研团队在《Scientific Reports》发表最新研究，通过巧妙的分子设计将查尔酮与吡唑、吡喃、嘧啶等氮杂环模块进行拼合，构建出16个新型杂环化合物，系统评估其药理活性并揭示作用机制。

研究采用多学科交叉策略，核心实验技术包括：①微波辅助有机合成构建氮杂环骨架；②小鼠热板法评估镇痛活性；③大鼠足爪肿胀模型检测抗炎效果；④分子对接(AutoDock Vina)预测化合物与COX-2(PDB:6COX)结合模式；⑤分子动力学模拟(AMBER18)分析复合物稳定性；⑥MM/GBSA方法计算结合自由能。

化学合成

以4-甲氧基苯乙酮为起始原料，分别与3-硝基-4-氯苯甲醛/5-甲基糠醛经Claisen-Schmidt缩合制得查尔酮1a-b

。中间体与硫脲/尿素环化得嘧啶硫酮2a-b和嘧啶酮3a-b

；与腈基乙酸乙酯等活性亚甲基化合物反应构建吡喃骨架6a-b至9a-b

。所有化合物经核磁共振(¹H/¹³C NMR)和质谱(MS)确证结构。

药理活性

镇痛实验显示，含5-甲基呋喃取代的"b系列"化合物普遍优于对应"a系列"。其中6b在120分钟时镇痛指数达0.96±0.03(双氯芬酸为1.00)，8b、9b持续保持高效活性。抗炎模型中，7b、8b、9b在6小时抑制率分别达84%、87%、89%，接近氟比洛芬(100%)。值得注意的是，同一化合物在不同模型中表现差异显著：如8a具中等镇痛活性但强抗炎效果，提示可能存在多靶点作用机制。

分子对接与动力学

分子对接揭示活性化合物与COX-2结合能(-12.23至-14.27 kcal/mol)均优于氟比洛芬(-11.90)。特别是6b与Tyr-324、Glu-493形成强氢键，与Val-85、Phe-487产生疏水作用

。30 ns分子动力学模拟表明，6b-COX-2复合物的RMSD(1.15±0.17 ?)较apo蛋白(1.46±0.22 ?)更稳定，回转半径(Rg)从24.25±0.07 ?降至23.96±0.06 ?，提示结合后蛋白构象更紧凑

。MM/GBSA计算证实结合主要驱动力来自范德华力(△EvdW=-45.06 kcal/mol)，关键残基Tyr-324和Glu-493分别贡献-2.145和-4.396 kcal/mol能量。

该研究通过合理的骨架跃迁策略，成功获得多个兼具强效镇痛抗炎活性和高靶点亲和性的先导化合物。其中6b、9b等分子展现出优于经典NSAIDs的活性谱，其与COX-2的精确结合模式为后续结构优化提供了理论依据。这项工作不仅拓展了氮杂环药物化学空间，也为开发具有自主知识产权的新型抗炎药物奠定了坚实基础。