新型吡唑并嘧啶衍生物作为α-淀粉酶抑制剂的理性设计、合成及抗糖尿病治疗潜力研究

针对现有糖尿病治疗药物副作用大的问题，研究人员通过分子杂交策略设计合成了一系列二吡唑并[1,5-a:3',4'-d]嘧啶衍生物。研究发现化合物5j对α-淀粉酶的抑制活性(IC50=0.71 μM)优于临床药物阿卡波糖，其通过竞争性抑制机制(Ki=0.17 μM)发挥作用，分子对接和ADMET分析证实其具有良好的结合稳定性和药代动力学特性，为开发新型抗糖尿病药物提供了候选分子。

　　

在全球糖尿病(DM)患者数量激增的背景下，现有降糖药物普遍存在胃肠道不适等副作用，开发新型α-淀粉酶抑制剂成为突破治疗瓶颈的关键。阿特米亚大学(Atmiya University)的研究团队创新性地将两种具有生物活性的吡唑并嘧啶骨架进行分子杂交，构建了全新的二吡唑并[1,5-a:3',4'-d]嘧啶衍生物库。

研究采用多步有机合成路线，以2-氰基-N-苯基乙酰胺为起始原料，经硫甲基化、环化等反应高效(89-95%收率)制备目标化合物。通过核磁共振(¹H NMR、¹³C NMR)、红外光谱(IR)和质谱进行结构确证。采用体外酶活性测定评估α-淀粉酶抑制活性，结合酶动力学分析、分子对接(使用AutoDock等软件)和100 ns分子动力学模拟阐明作用机制，并运用ADMET Predictor软件进行药代动力学性质预测。

【化学合成】
成功合成14个新型二吡唑并嘧啶衍生物(5a-n)，其结构经多种光谱技术确证。关键中间体2-氰基-3,3-双(甲硫基)-N-苯基丙烯酰胺(1a-g)的合成采用碳二硫化物/K₂CO₃/DMF体系，后续环化反应在异丙醇回流条件下完成。

【α-淀粉酶抑制活性】
所有化合物均显示显著抑制活性(IC₅₀ 0.71-8.23 μM)，其中5j活性最强(IC₅₀=0.71±0.02 μM)，较阿卡波糖(IC₅₀=0.97±0.02 μM)提高36%。构效关系分析表明苯环对位甲氧基取代可显著增强活性。

【酶动力学研究】
Lineweaver-Burk双倒数作图显示5j通过竞争性抑制机制发挥作用，与底物淀粉竞争酶活性中心，抑制常数K_i为0.17 μM。

【分子对接与动力学】
对接结果显示5j通过氢键与Asp197、Glu233、Asp300等关键氨基酸残基相互作用，结合能为-9.2 kcal/mol。100 ns分子动力学模拟证实复合物体系保持稳定，均方根偏差(RMSD)<2.5 ?。

【ADMET分析】
5j表现出理想的类药性：血脑屏障渗透性低(LogBB=-1.24)、CYP450酶抑制风险低、口服生物利用度83%，且无肝毒性和皮肤致敏性预警。

该研究不仅发现了一类结构新颖的高效α-淀粉酶抑制剂，更重要的是通过分子杂交策略将两种具有抗糖尿病活性的药效团整合，为开发具有自主知识产权的降糖药物提供了先导化合物。化合物5j的优异活性和良好ADMET特性使其具备临床转化潜力，其明确的竞争性抑制机制也为后续结构优化提供了理论依据。研究结果发表在《Journal of Molecular Structure》，为克服现有α-淀粉酶抑制剂疗效不足和副作用大的问题提供了创新解决方案。