微波辅助合成含有噻唑烷-2,4-二酮结构的新苯并咪唑类分子杂化物：设计、理论研究、计算机模拟及体外抗菌活性评估

《ChemistrySelect》：Microwave-Assisted Synthesis of New Molecular Hybrids of Benzoimidazole Containing Thiazolidine-2,4-diones: Design, Theoretical, In Silico, and In Vitro Antimicrobial Studies

新型苯并咪唑-噻唑二酮杂化物（3a–3g）通过微波辅助绿色合成，表现出广谱抗菌活性，其中3e对革兰氏阳性菌和真菌抑制效果最显著。结构经质谱、NMR、IR证实，DFT计算与实验结果吻合，POM分析显示三个生物活性位点，分子对接表明与NDPK受体结合强效，ADMET预测显示良好的成药性。

　　

图形摘要

通过微波辅助的绿色化学方法合成了一系列新的苯并咪唑-噻唑烷-2,4-二酮杂化物（3a–3g）。这些杂化物表现出较强的抗菌和抗真菌活性，尤其是化合物3e。光谱表征和密度泛函理论（DFT）研究支持了结构和生物学发现。质谱（POM）分析确定了生物活性位点，对接实验证实了其与NDPK受体的强结合能力。药代动力学-代谢-毒性-效应（ADMET）分析预测了这些化合物具有良好的药物相似性。

摘要

采用微波辅助的绿色合成方法，以取代的2,4-二氧噻唑烷、2-氯甲基苯并咪唑和K₂CO₃在DMF中反应，合成了一系列含有苯并咪唑的2,4-二氧噻唑烷衍生物（3a–3g）。该设计策略将苯并咪唑和噻唑烷-2,4-二酮这两种具有抗菌活性的结构单元整合到一个分子框架中，旨在发挥它们的协同作用。这种环境友好的方法带来了多种优势，包括反应时间短、产率提高以及生态影响降低。对化合物3a–3g的抗菌和抗真菌活性进行了评估，发现它们对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、蜡样芽孢杆菌（B. cereus）、大肠杆菌（E. coli）、肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）、铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）、尼日尔阿魏酸杆菌（A. Niger）和黄绿假单胞菌（P. chrysogenum）具有显著的抑制效果。化合物3e对尼日尔阿魏酸杆菌（A. niger）的抗真菌活性最强，同时对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（S. aureus）也表现出较强的抗菌活性。化合物3d和3c对革兰氏阴性病原体（如肺炎克雷伯菌和大肠杆菌）的抗菌效果也有所增强。这种增强的生物活性归因于噻唑烷环上连接的电子给体基团。链霉素（Streptomycin）和肌抑素（Myostatin）分别被用作抗菌和抗真菌测定的参考标准。结构表征通过质谱、¹H NMR、¹³C NMR和红外光谱技术进行验证。利用高斯软件进行的理论分析结果与实验得到的抗菌效果高度吻合。基于药效团的分析（Pharmacophore analysis）揭示了这三个化合物具有抗菌、抗病毒和抗癌活性。分子对接实验表明它们能与金黄色葡萄球菌的核苷二磷酸激酶受体紧密结合。计算机模拟的ADMET分析也证实了这些化合物具有良好的药物相似性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。