通过Passerini多组分反应合成α-酰氧基-(1,2,5-噁二唑-2-氧化物)羧酰胺。评估其释放一氧化氮和抗增殖的特性

《Journal of Heterocyclic Chemistry》：Synthesis of Alpha‐Acyloxy‐(1,2,5‐Oxadiazole‐2‐Oxide) Carboxamides via Passerini Multicomponent Reaction. Evaluation of Nitric Oxide‐Releasing and Anti‐Proliferative Properties

合成23种含furoxan结构的α-酰氧基羧酰胺化合物，利用Passerini多组分反应及微波加热，产率67%-95%。所有化合物均能释放0.8-7.4 μM NO，其中化合物21和22对LNCaP细胞IC50分别为95.5和66.6 μM。研究验证了furoxan基羧酰胺作为潜在抗肿瘤化合物的潜力。

　　在癌症治疗领域，开发新型药物始终是一个极具挑战性的课题。传统的化疗药物虽然在一定程度上有效，但其局限性在于药物耐受性的普遍存在，导致约90%的癌症死亡案例与多药耐受（MDR）相关。为应对这一挑战，研究人员不断探索新的策略，以提高治疗效果并减少副作用。其中，靶向肿瘤微环境中氧化应激与硝化应激失衡的有机分子，被认为是具有前景的抗肿瘤药物之一。硝酸一氧化氮（NO）作为一种重要的生物信号分子，其在细胞凋亡、炎症反应、血管生成和细胞信号传导等方面的作用，使其成为研究抗肿瘤机制的重要对象。高浓度的NO在细胞内能够抑制肿瘤细胞的增殖并导致其死亡，而低浓度的NO则可能促进细胞生长。因此，开发能够释放NO的化合物，成为增强抗肿瘤活性的新方向。

在这一背景下，含有1,2,5-氧杂二唑-2-氧化（furoxan）骨架的有机化合物因其在生理条件下作为外源性NO供体的能力而受到广泛关注。furoxan作为一种稳定的NO供体，其释放NO的机制依赖于硫醇基团（如半胱氨酸或还原型谷胱甘肽）的参与，通过特定的化学反应路径，能够有效地将NO释放到细胞环境中。基于这一特性，研究人员尝试通过多组分反应（Multicomponent Reactions, MCRs）快速合成具有结构多样性的furoxan衍生物，以期发现更具抗肿瘤潜力的化合物。

多组分反应因其高效的原子利用率和快速的合成路径，成为构建复杂有机分子的有力工具。其中，Passerini反应作为一种经典的三组分反应，能够通过醛、羧酸和异氰化物的反应生成α-酰氧基羧酰胺类化合物。这种反应方式不仅具有合成效率高的优势，还能够提供丰富的结构多样性，从而有助于筛选出具有生物活性的分子。然而，传统的Passerini反应多采用二氯甲烷作为溶剂，这种溶剂在环保方面存在一定的局限性。因此，研究人员尝试使用更环保的溶剂，以实现绿色化学的目标。

在本研究中，研究人员利用Passerini反应，结合3-甲基-4-氧杂二唑醛作为醛组分，合成了一系列含有furoxan骨架的α-酰氧基羧酰胺化合物。通过对不同溶剂的筛选，最终确定了在微波条件下使用二氯甲烷作为溶剂，能够在较短的时间内获得较高的产率（最高达97%）。这一结果表明，尽管环保问题不容忽视，但在当前的实验条件下，二氯甲烷仍是最适合的反应介质。此外，研究人员还发现，当使用不同类型的异氰化物时，NO释放能力和化合物的结构多样性也会随之变化。例如，使用乙基异氰脲酸酯合成的化合物表现出较高的NO释放能力，而使用环己基异氰化物合成的化合物则释放能力较弱。这提示，异氰化物的结构对最终产物的生物活性具有重要影响。

为了评估这些化合物的NO释放能力，研究人员采用了一种基于化学发光的检测方法。该方法通过检测样品中产生的硝酸盐离子（NO??）并将其还原为NO，再利用臭氧将其转化为激发态的NO?*，从而通过发光信号的强度间接量化NO的释放量。实验结果显示，所有23种化合物均能够释放NO，其浓度范围在0.8到7.4 μM之间。其中，化合物19和20的NO释放能力最强，分别达到7.4和6.4 μM，而化合物21和22的释放能力较弱，仅为1.5和2.0 μM。这表明，化合物的结构设计对其NO释放能力具有显著影响，可能需要进一步优化以提高其生物活性。

在评估这些化合物的抗肿瘤活性时，研究人员选择了三种常见的肿瘤细胞系：乳腺癌细胞系MCF-7、前列腺癌细胞系LNCaP和黑色素瘤细胞系SK-MEL-28，以及正常细胞系HUVEC（人脐静脉内皮细胞）。实验结果显示，尽管这些化合物在细胞生长抑制实验中表现出一定的活性，但其抑制效果仍低于标准抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶（5-FU）。然而，部分化合物（如17、19、20、21和22）在LNCaP细胞系中表现出中等程度的抗增殖活性，其IC??值分别为95.5 μM和66.6 μM。值得注意的是，这些化合物在HUVEC细胞系中并未表现出显著的细胞毒性，说明它们在选择性方面具有一定的优势，可能对肿瘤细胞具有更高的特异性。

这些结果表明，α-酰氧基-（1,2,5-氧杂二唑-2-氧化）羧酰胺类化合物在抗肿瘤研究中展现出一定的潜力。其结构多样性不仅有助于探索新的药物作用机制，还可能为开发更有效的抗肿瘤药物提供新的思路。然而，目前的研究仍处于初步阶段，未来需要进一步优化化合物的结构，以提高其NO释放能力和抗肿瘤活性。此外，还需要对这些化合物的药代动力学特性、毒理学评估以及临床前研究进行深入探讨，以评估其作为潜在抗肿瘤药物的可行性。

本研究不仅展示了Passerini反应在合成具有NO释放能力的有机化合物方面的高效性，还为探索新型抗肿瘤药物提供了实验依据。通过调整反应条件和结构参数，研究人员能够合成一系列具有不同生物活性的化合物，从而为抗肿瘤药物的开发提供了丰富的候选分子。同时，该研究强调了在药物设计中，合理选择反应条件和溶剂的重要性，以兼顾合成效率和环保需求。此外，实验结果也表明，尽管这些化合物在抗肿瘤活性方面表现出一定的潜力，但其实际应用仍需进一步研究，以确保其安全性和有效性。

总的来说，这项研究为抗肿瘤药物的开发提供了新的方向，同时也展示了多组分反应在有机合成中的强大能力。通过合成和筛选一系列含有furoxan骨架的化合物，研究人员不仅验证了其作为NO供体的可行性，还初步评估了其在抗肿瘤治疗中的潜力。未来的研究可以进一步探索这些化合物的分子机制、结构优化以及在体内的行为，以推动其向临床应用的转化。此外，还可以结合其他药物分子或生物活性成分，开发更具有针对性和选择性的抗肿瘤药物。这一领域的研究不仅有助于解决癌症治疗中的多药耐受问题，还可能为其他疾病（如心血管疾病和炎症性疾病）的治疗提供新的思路。