硝羟喹啉偶氮染料金属配合物的合成表征及理论计算研究：在类风湿关节炎治疗中的潜在应用

本研究针对类风湿关节炎(RA)治疗中腺苷脱氨酶(ADA)活性调控的关键科学问题，开发了基于2,6-二氯苯胺与硝羟喹啉(CPAQ)的新型偶氮染料配体及其Zn(II)、Cu(II)、Cd(II)、Ni(II)和Co(II)配合物。通过光谱学表征、DFT计算和分子对接证实Co(II)配合物具有最优ADA抑制活性(IC50=0.445 μM)，其通过非竞争性抑制机制将ADA活性降低至18.74%，为RA治疗提供了新型金属药物候选分子。

　　

类风湿关节炎(RA)作为一种慢性自身免疫性疾病，其发病机制与嘌呤信号通路中腺苷脱氨酶(ADA)的异常活化密切相关。ADA通过催化腺苷转化为肌苷，调控细胞外腺苷水平，而腺苷的免疫调节功能使其成为RA治疗的重要靶点。然而，现有ADA抑制剂存在选择性不足等问题，亟需开发新型高效抑制剂。针对这一挑战，坦塔大学的研究团队创新性地将具有生物活性的硝羟喹啉(NIT)与2,6-二氯苯胺偶联，设计合成了一系列金属配合物，系统评价了其对ADA的抑制效果，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用多学科交叉技术路线：通过紫外-可见光谱和磁矩测定确认配合物几何构型（四配位/八面体）；利用DMOL3模块进行密度泛函理论(DFT)计算优化分子结构；基于MOE-Dock 2014软件对小鼠ADA酶(PDB ID:1a4m)开展分子对接；建立大鼠关节组织匀浆模型测定IC₅₀和抑制常数(K_i)；通过Lineweaver-Burk图分析抑制类型。

结构确认
元素分析和质谱证实成功合成1:1型(Co/Ni)和1:2型(Zn/Cu/Cd)配合物。红外光谱显示配体通过偶氮氮(N=N)和去质子化羟基氧(C-O)双齿配位，其中Co-O键长最短(1.98 ?)，预示最高稳定性。热重分析显示配合物热分解温度均>240°C，Ni(II)配合物含三个配位水分子。

电子结构与反应活性
DFT计算显示Co(II)配合物的HOMO-LUMO能隙最小(0.035 eV)，理论预测其反应活性顺序为：CPAQ-Co > CPAQ-Cu > CPAQ-Ni > CPAQ-Zn > CPAQ > CPAQ-Cd。电子光谱中Co(II)配合物在552 nm处出现⁴A₂→⁴T₁(F)跃迁特征峰，证实其扭曲四面体构型。

分子对接研究
CPAQ-Co与ADA活性位点ASP66形成强相互作用（结合能-6.4693 kcal/mol），包括：配位水氧(O32)与ASP66的OD2形成氢键(2.68 ?)；偶氮氮(N1)与ASP66的OD1/OD2产生离子相互作用(3.19-3.21 ?)。相比之下，游离配体CPAQ仅通过硝基氧与ASP185形成较弱氢键(3.10 ?)。

ADA抑制活性
酶动力学实验证实所有配合物均为非竞争性抑制剂。CPAQ-Co表现出最强抑制效果(IC₅₀=0.445 μM, K_i=0.028 μM)，在1 μM浓度下可使ADA活性降至18.74%。活性顺序与DFT预测完全一致：Co(II) > Zn(II) > Ni(II) > Cd(II) > Cu(II)。

该研究首次将硝羟喹啉偶氮染料金属配合物应用于ADA抑制研究，阐明了金属中心电子结构与抑制活性的构效关系。特别是Co(II)配合物通过独特的双位点作用模式（金属配位水氢键+偶氮基团离子相互作用）实现高效抑制，为开发靶向嘌呤代谢的RA治疗药物提供了新思路。理论计算与实验结果的相互验证，也为理性设计金属基酶抑制剂提供了方法论参考。未来研究可进一步优化配合物结构以提高生物利用度，并开展体内抗RA活性评价。