对苯二甲醛与间苯二甲醛衍生的席夫碱：结构、计算与生物学特性的多维度研究

本研究针对抗菌材料开发需求，以经济型醛类(TPA/IPA)为前体合成三种新型席夫碱(L1-L3)，通过IR、1H/13C NMR、SCXRD及DFT计算进行系统表征，发现L3对MRSA等病原菌具显著抑制活性，其药物特性经分子对接和ADME预测验证，为抗菌剂设计提供新思路。

　　

在抗生素耐药性日益威胁全球公共卫生的背景下，开发新型抗菌剂成为迫切需求。席夫碱(Schiff base)因其独特的C=N双键结构和多样的生物活性，近年来在药物化学领域备受关注。这类化合物不仅可作为金属配体构建功能材料，更展现出广谱抗菌、抗肿瘤等药理潜力。然而，传统席夫碱合成常面临成本高、条件苛刻等问题，且其构效关系与作用机制仍需深入探索。

针对这些挑战，印度理工学院蒂鲁吉拉伯利分校的研究团队以廉价易得的对苯二甲醛(TPA)和间苯二甲醛(IPA)为原料，通过温和条件合成了三种新型钳型席夫碱化合物：4-PMTM(L1)、3-PMTM(L2)和PMHF(L3)。研究成果发表于《Journal of Molecular Structure》，系统揭示了这些化合物的结构特性与抗菌活性关联。

关键技术方法
研究采用核磁共振(¹H/¹³C NMR)、红外光谱(IR)和元素分析进行结构确证；通过单晶X射线衍射(SCXRD)解析L1的绝对构型；利用热重分析(TGA)评估热稳定性；结合密度泛函理论(DFT)计算电子性质；采用分子对接预测抗菌靶点相互作用，并通过ADME(吸收、分布、代谢、排泄)模型评估类药性；最后以MRSA、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)和大肠杆菌(E. coli)为模型开展体外抗菌实验。

研究结果

结构表征与理化性质
单晶衍射显示L1呈平面构型，C=N键长1.28 ?证实典型席夫碱特征。TGA表明所有化合物在200°C以下稳定，L3因羟基萘基团展现最高热稳定性。溶解度测试显示L3在DMSO中溶解性最佳(>50 mg/mL)，与其抗菌活性正相关。

计算化学分析
DFT优化结构与实验数据吻合(B3LYP/6-31G**基组)。分子静电势(MEP)图显示L3的萘酚氧原子区域具最强负电势(-0.152 a.u.)，提示其为潜在氢键作用位点。前沿分子轨道能级差(ΔE=3.12 eV)表明L3具有较高化学反应活性。

生物活性验证
分子对接显示L3与金黄色葡萄球菌DNA旋转酶(PDB: 3TTZ)结合能最低(-8.7 kcal/mol)，主要通过π-π堆积和氢键相互作用。体外实验中，L3对MRSA的MIC值为32 μg/mL，显著优于L1/L2(>128 μg/mL)，验证了计算预测。ADME参数显示L3符合Lipinski五规则，口服生物利用度达76%。

结论与意义
该研究首次报道了TPA/IPA衍生的钳型席夫碱PMHF(L3)的强效抗MRSA活性，其作用机制涉及DNA旋转酶抑制。通过多尺度表征手段，建立了化合物结构-稳定性-活性间的定量关系，特别是揭示了羟基萘基团对提升抗菌效价的关键作用。这项工作不仅为抗菌药物开发提供了先导化合物，更展示了计算化学与实验科学联用在分子设计中的强大潜力。作者Ashish Kumar Tiwari等强调，此类经济型席夫碱在医疗器械涂层、食品包装等抗菌应用场景中具有转化价值。