基于可调谐喹啉的新型磺胺衍生物合成：计算研究与光物理特性探索

本期推荐：印度Vellore理工学院团队通过五步分子组装成功合成喹啉-磺胺衍生物，采用Suzuki偶联、酸胺交叉偶联及N-烷基化反应，结合DFT/TD-DFT计算揭示了化合物10p的优异结合活性（DHPS结合能-8.01 kcal/mol）和ADMET特性，为开发新型荧光探针和抗菌药物提供了分子设计新策略。

　　

喹啉-磺胺类化合物因其独特的光物理特性和广谱生物活性，在医药、染料和传感领域具有重要价值。然而传统合成方法存在步骤繁琐、产物多样性有限等问题，且对这类化合物的电子结构与生物活性关系缺乏系统研究。印度Vellore理工学院化学系的Nagesh Dhanaji Chavan、S. Sarveswari和V. Vijayakumar团队在《Scientific Reports》发表研究，通过创新性分子设计解决了上述问题。

研究团队采用多步精准合成策略，结合前沿计算化学方法，成功构建了16种新型喹啉-磺胺衍生物（10a-10p）。关键技术包括：1）五步分子组装（环化、还原、酸胺偶联、Suzuki偶联和N-烷基化）；2）全套光谱表征（¹H/¹³C NMR、HRMS等）；3）光物理性能测试（UV-vis吸收337-341.73 nm，荧光发射411.70-429.90 nm）；4）DFT/TD-DFT计算（B3LYP/6-31G(d,p)基组）；5）针对DHPS（PDB 1AJ0）和gyrA（1AB4）的分子对接。

在"化学合成"部分，研究人员通过Scheme 1所示的五步反应路线，以2-氨基-5-硝基氨基二苯甲酮(1)为起始原料，经关键中间体8最终获得目标产物。核磁共振数据显示NH共振峰位于10.818-9.833 ppm，芳香质子信号在δ 8.113-7.190 ppm，证实了结构正确性。

"UV-vis与荧光"研究揭示：所有化合物在乙腈中呈现n→π*跃迁特征吸收（λ_abs 337.83-341.73 nm），其中10j显示最大吸收波长（341.73 nm）。荧光光谱显示化合物10f发射波长最长（429.90 nm），斯托克斯位移最大达0.6237×10^-4（10h）。量子产率范围0.015-0.558，摩尔消光系数1.7500-2.4000×10⁴ M^-1cm^-1，表明这些荧光团具有优异的光物理性能。

"DFT计算"部分显示：化合物10h和10p具有最小能隙（1.8725 eV和1.8071 eV），预示更高反应活性。MEP分析明确氧原子区域（红色）为亲电活性位点，与后续分子对接结果相呼应。TD-DFT预测的UV-vis光谱与实验数据高度吻合，如10d在406.83 nm处的吸收峰理论贡献度达99.12%。

关键的"分子对接"研究表明：化合物10p对DHPS和gyrA的结合能分别为-8.01 kcal/mol和-10.81 kcal/mol，显著优于对照药物环丙沙星（-6.23 kcal/mol）和磺胺甲恶唑（-6.93 kcal/mol）。"ADMET分析"证实10p具有优异的口服生物利用度（F20/F30）、血脑屏障穿透性和代谢稳定性（CYP3A4抑制值0.289），且无显著毒性风险。

该研究通过"可调谐喹啉骨架"的创新设计，实现了三大突破：1）建立了高效五步合成法（总收率70-90%）；2）阐明了3位羰基酯对荧光量子产率的增强机制；3）发现10p兼具抗菌靶标双重抑制活性和理想药代特性。这些发现不仅为开发新型抗菌药物提供了先导化合物，其分子设计策略对多功能荧光探针的开发也具有重要指导意义。特别是10p对尿路感染主要病原体E. coli的潜在抑制作用，为应对日益严峻的抗生素耐药问题提供了新思路。