新型吡嗪并[1,2-a]吲哚-1(2H)-酮衍生物的理性设计与合成：作为强效胆碱酯酶抑制剂的体外与计算机模拟评价

本研究针对阿尔茨海默病(AD)治疗中胆碱酯酶抑制剂疗效不足的问题，设计合成了一系列新型3-取代吡嗪并[1,2-a]吲哚-1(2H)-酮衍生物。通过体外酶抑制实验发现化合物16g对乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BChE)的抑制活性分别达到他克林的14.28倍/9.7倍和多奈哌齐的3.39倍/2.3倍，分子对接揭示了其与酶活性位点的关键相互作用，计算机模拟ADMET预测显示其良好的血脑屏障穿透性，为AD治疗提供了新候选药物。

　　

阿尔茨海默病(AD)作为全球痴呆症的主要病因，预计到2050年将影响超过1.15亿人。当前治疗面临严峻挑战：现有乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制剂如多奈哌齐、卡巴拉汀等存在疗效有限和副作用问题，而首个获批药物他克林更因肝毒性退市。更棘手的是，随着疾病进展，丁酰胆碱酯酶(BChE)会代偿性增强乙酰胆碱(ACh)水解作用，使得单一靶向AChE的策略效果递减。这种复杂的神经退行性疾病涉及胆碱能系统失调、β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积、tau蛋白异常磷酸化等多重机制，亟需开发能同时靶向AChE/BChE且安全性更优的新型抑制剂。

研究人员将目光投向结构独特的吡嗪并[1,2-a]吲哚-1(2H)-酮三环体系。该骨架与已证实具有神经活性的β-咔啉等三环系统结构相似，文献报道其衍生物展现抗癌、抗病毒等多重生物活性。特别值得注意的是，结构修饰研究表明，在吲哚-2位邻位引入含氮基团并转化为酰胺结构，同时在体系中整合共轭苯环，可显著增强与胆碱酯酶活性位点的结合能力。这种分子设计既能通过扩展的芳香体系与酶催化阴离子位点(PAS)产生疏水相互作用，又能通过酰胺键形成关键氢键网络。

研究团队采用多步合成策略：首先将吲哚衍生物11经甲醇/硫酸回流酯化获得中间体12；随后使芳基酮衍生物13a-j与CuBr₂
在混合溶剂中发生溴代反应；最终通过酰胺缩合构建目标化合物库。所有产物均经¹
H-NMR、¹³
C-NMR、元素分析和HRMS严格表征。采用Ellman法测定化合物对电鳐AChE和人血清BChE的抑制活性，通过Lineweaver-Burk双倒数作图确定抑制类型和K_i
值，并利用AutoDock Vina进行分子对接模拟。

化学合成与表征
成功合成10个新型3-取代衍生物，核磁共振氢谱显示酰胺键NH质子信号出现在δ 10.2-11.8 ppm区间，碳谱中羰基碳信号位于δ 165-170 ppm，HRMS数据误差均小于3 ppm，证实目标结构准确构建。

胆碱酯酶抑制活性
所有化合物均表现出纳摩尔级抑制活性，其中16g对AChE的IC₅₀
为12.3 nM，较他克林(175.6 nM)和多奈哌齐(119.4 nM)分别提高14.28倍和9.7倍；对BChE的IC₅₀
达15.7 nM，较两种标准药物提升3.39倍和2.3倍。酶动力学分析表明16g对AChE表现为混合型抑制，对BChE为竞争性抑制。

分子对接分析
16g的吡嗪酮环与AChE催化活性位点(CAS)的Trp86形成π-π堆积，酰胺键与Tyr337产生氢键；其苯环延伸至PAS区与Tyr341相互作用。在BChE中，分子通过羰基氧与His438配位，苯环与Trp231产生疏水接触，这种双重结合模式解释了其卓越的双重抑制能力。

计算机模拟ADMET预测
16g的拓扑极性表面积(tPSA)为58.2 ?²
，满足血脑屏障穿透要求(通常<90 ?²
)。预测其口服生物利用度达76%，Caco-2渗透性为32.6×10^-6
cm/s，且无潜在肝毒性警示信号。

这项研究首次系统证实吡嗪并[1,2-a]吲哚-1(2H)-酮骨架作为胆碱酯酶抑制剂的卓越潜力。化合物16g的突出活性源于其精心设计的分子结构：三环系统提供刚性平面构型，酰胺键作为氢键供体/受体，延伸芳香体系增强疏水相互作用。与临床药物相比，16g不仅活性显著提升，其计算机预测的优良药代动力学特性也规避了他克林的肝毒性风险。该成果为开发新一代AD治疗药物提供了重要先导化合物，同时验证了通过理性药物设计获得多靶点神经保护剂的可行性。未来研究需开展动物模型验证，并探索该骨架对Aβ聚集和tau蛋白磷酸化的潜在调节作用。