香豆素偶氮化合物的合成表征及生物活性研究：从分子设计到抗菌抗氧化应用

研究人员通过设计合成五种杂环偶氮染料(N1-N5)，以4-羟基香豆素为偶联组分，系统研究了其光物理性质与生物活性。该研究采用FT-IR、NMR、HR-MS等多维表征手段，结合DFT理论计算，发现化合物N3/N4对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有显著抗菌活性，N2展现优异抗氧化能力(IC50 8.608 μg/mL)，分子对接揭示其与NADPH受体的高亲和力(-7.8 Kcal/mol)，为新型抗菌/抗氧化剂开发提供了理论依据。

　　

在抗生素耐药性日益严重的全球健康危机背景下，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)等病原菌的耐药基因传播已成为临床治疗的重大挑战。与此同时，具有多重生物活性的天然产物香豆素(coumarin)及其衍生物在药物开发中展现出独特价值。印度卡纳塔克邦的库文普大学(Kuvempu University)化学系研究人员创新性地将香豆素骨架与偶氮(-N=N-)发色团结合，设计合成了五个新型杂环偶氮染料(N₁-N₅)，相关成果发表在《Journal of Molecular Structure》上。

研究团队采用密度泛函理论(DFT)预判分子特性，通过重氮偶联反应构建目标分子，运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(¹H/¹³C NMR)和高分辨质谱(HR-MS)进行结构确证。紫外-可见吸收光谱在五种溶剂中测试溶致变色效应，抗菌实验采用标准菌株，抗氧化活性通过IC₅₀值评估，并采用分子对接技术研究NADPH受体相互作用。

结果与讨论

1. 合成与表征：所有化合物经熔点测定和TLC监控确认纯度，HR-MS数据与理论分子量误差<5 ppm，¹³C NMR显示偶氮键特征峰位于140-150 ppm区间。
2. 光物理性质：所有化合物呈现显著正溶致变色效应，λ_max在400-459 nm范围红移，极性溶剂中最大吸收波长增加35-59 nm。
3. 生物活性：N₃和N₄对两种测试菌株抑菌圈直径>15 mm；N₂的DPPH自由基清除率IC₅₀值优于阳性对照维生素E。
4. 理论计算：分子静电势图显示偶氮基团区域为亲电位点，N₂与NADPH受体结合能(-7.8 Kcal/mol)显著高于其他化合物。

该研究首次系统揭示了香豆素-偶氮杂化分子的构效关系：3-位偶氮取代显著增强π-π共轭体系，N₂分子中甲氧基的给电子效应提升抗氧化活性，而N₃/N₄的卤素取代增强膜穿透能力。这些发现不仅为开发新型抗菌材料提供了先导化合物，其溶剂依赖性光响应特性在染料敏化太阳能电池(DSSC)领域也具应用潜力。研究采用的DFT计算与实验数据高度吻合，为后续虚拟筛选建立了可靠模型。