新型三唑键联二茂铁-18β-甘草次酸杂合物的结构表征及其抗肿瘤与酶抑制活性研究

【编辑推荐】本研究通过1,2,3-三唑桥将二茂铁引入18β-甘草次酸(GA)的C-30位，并乙酰化C-3羟基，合成新型杂合物3。该化合物对MCF-7和HCT-116癌细胞展现显著细胞毒性(IC50 分别为23.97和50 μM)，并能抑制hCA I-II、AChE/BChE和α-葡萄糖苷酶(IC50 达纳摩尔级)，分子对接揭示了其作用机制，为开发多功能抗肿瘤药物提供了新策略。

　　

甘草作为传统中药的重要成分，其活性成分18β-甘草次酸(GA)因具有抗炎、抗病毒和抗癌等多重药理活性备受关注。然而，天然GA的生物利用度和靶向性不足限制了其临床应用。与此同时，二茂铁作为独特的有机金属化合物，其氧化还原特性和"分子开关"功能在抗疟疾药物 ferroquine 等成功案例中已得到验证。如何将这两种优势结构有机结合，成为提升抗癌疗效的关键科学问题。

土耳其科学技术研究理事会(TüB?TAK)支持的研究团队在《Polyhedron》发表创新成果，通过点击化学将二茂铁以1,2,3-三唑桥接于GA的C-30位，同时乙酰化C-3羟基，构建了新型杂合物3。该化合物不仅显著提升了对乳腺癌MCF-7和结肠癌HCT-116细胞的杀伤力(IC₅₀
较母体降低50%以上)，更意外发现其对碳酐酶hCA I-II、乙酰胆碱酯酶AChE/丁酰胆碱酯酶BChE以及α-葡萄糖苷酶的纳摩尔级抑制活性，荧光染色证实其通过诱导凋亡发挥作用。分子对接揭示了这些活性与靶蛋白的特异性结合模式，为开发兼具抗肿瘤和代谢调节功能的多靶点药物提供了模板。

研究采用三大关键技术：1) Cu(I)催化的叠氮-炔烃环加成反应(点击化学)构建三唑桥；2) 核磁共振(NMR)和质谱(HR-MS)进行结构确证；3) MTT法测定四种癌细胞(A549、MCF-7、HCT-116、PC-3)的细胞毒性，并结合荧光显微镜观察形态学变化。酶活性测试采用紫外-可见分光光度法。

【合成与结构表征】
通过两步法合成关键中间体：先使乙炔基二茂铁与烷基叠氮化物发生点击化学反应得到1,2,3-三唑取代二茂铁(1)；随后GA的C-3羟基乙酰化获得衍生物2；最终通过C-30酰胺化将两者连接成杂合物3。FT-IR显示1710 cm^-1
处特征羰基峰，¹
H NMR中δ 7.79 ppm的三唑质子峰证实了结构。

【生物学评价】
在四株癌细胞中，杂合物3对MCF-7和HCT-116最具选择性，IC₅₀
分别为23.97和50 μM，显著优于母体GA和单纯二茂铁衍生物1。Hoechst 33342染色显示典型的凋亡形态：核固缩和凋亡小体形成。酶抑制实验显示3对所有测试酶的IC₅₀
达0.0078-0.3058 μM，其中对α-葡萄糖苷酶抑制活性最强(0.0078 μM)，提示其治疗糖尿病的潜力。

【分子对接】
对接结果表明3通过三唑环与hCA II的Zn²⁺
配位，同时GA骨架与疏水腔结合；与AChE的相互作用主要依赖二茂铁与催化阴离子位点的π-阳离子作用，这些发现解释了其高效抑制机制。

这项研究开创性地将二茂铁引入三萜骨架，证实金属有机杂化策略可协同增强GA的抗癌和酶抑制活性。特别值得注意的是，单次结构修饰同时提升了化合物对肿瘤细胞和代谢相关酶的调控能力，这种"一石多鸟"的设计思路为开发抗肿瘤-抗糖尿病等多适应症药物提供了新范式。研究还建立了三唑桥连二茂铁-天然产物杂合物的普适性合成方法，为后续结构优化奠定了基础。未来可进一步探索该类化合物在阿尔茨海默病、糖尿病并发症等领域的应用价值。