新型噻吩并嘧啶酮-噻唑烷二酮分子杂合体的设计合成及其作为α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶双重抑制剂的抗糖尿病研究

本研究针对当前糖尿病治疗药物副作用大的问题，设计合成20种含噻吩并嘧啶酮和噻唑烷二酮药效团的新型分子杂合体。通过酶抑制实验发现化合物12q（α-淀粉酶IC50=38.89μM）和12t（α-葡萄糖苷酶IC50=41.94μM）活性分别较标准药物阿卡波糖提高4倍和7倍，分子对接显示其通过混合型抑制机制与靶酶结合。该研究为开发高效低毒的抗糖尿病药物提供了新策略。

　　

糖尿病(DM)作为全球健康危机，预计到2045年患者将达7.83亿。当前临床使用的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制剂如阿卡波糖(acarbose)存在腹泻、肝损伤等副作用，且氧化应激在糖尿病并发症中起关键作用。针对这一现状，南非夸祖鲁-纳塔尔大学(University of KwaZulu-Natal)的Pule Seboletswe团队创新性地将噻吩并嘧啶酮与噻唑烷二酮两种药效团通过柔性烷基链桥接，设计出20种新型分子杂合体，相关成果发表在《Medicinal Chemistry Research》。

研究采用多步有机合成构建目标分子，通过核磁共振(NMR)和高分辨质谱(HRMS)确证结构。酶抑制实验使用pNPG显色法测定IC₅₀值，DPPH/FRAP/NO三种方法评估抗氧化活性，Lineweaver-Burk双倒数作图分析抑制类型，并采用Schr?dinger软件进行分子对接验证作用机制。

化学合成与结构表征

通过Gewald反应构建噻吩并嘧啶酮核心，Knoevenagel缩合制备噻唑烷二酮片段，最终通过N-烷基化桥接获得目标化合物。关键中间体11b的¹H NMR显示δ_H 4.01/3.87/2.19 ppm特征峰证实烷基化成功，化合物12p的HMBC谱中H-8(δ_H 3.80)与C-2(δ_C 168.14)/C-4(δ_C 166.63)相关证实杂合体形成。

抗糖尿病活性评价

α-淀粉酶抑制方面，含溴代苯基的5d(IC₅₀=45.14μM)活性最佳，而四碳桥连的12q(氯代)表现出38.89μM的IC₅₀值，较阿卡波糖(174.40μM)活性提高4倍。α-葡萄糖苷酶抑制中，甲基取代的12t以41.94μM的IC₅₀值创下7倍于阿卡波糖(282.80μM)的抑制效果。酶动力学揭示12q和12t均为混合型抑制剂，K_i值分别为27.36μM和50.97μM。

分子对接机制

12q通过吡啶酮羰基与Arg195/His299形成氢键，氯原子与Gly63产生卤键；12t则借助噻唑烷二酮羰基与Arg315/Gln350结合，苯环与Phe157产生π-π堆积。两者结合自由能(ΔG_bind)分别为-84.79和-111.77 kcal/mol，优于阿卡波糖(-115.59/-109.61 kcal/mol)。

抗氧化活性

仅5a(DPPH IC₅₀=38.72μM)和5c(38.42μM)表现突出，分子杂合后活性普遍降低，提示结构优化需平衡抗糖尿病与抗氧化特性。

该研究通过理性药物设计获得兼具α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶双重抑制活性的先导化合物，其中12q和12t的卓越活性源于：1）柔性四碳链增强靶标适配性；2）卤素取代优化疏水相互作用；3）杂环系统提供多重结合位点。这种分子杂交策略为开发新一代抗糖尿病药物提供了重要模板，其混合型抑制机制可有效降低耐药性风险。未来研究可进一步探索构效关系，优化药代动力学特性以推动临床转化。