α-萘乙酸衍生的双希夫碱合成及其胆碱酯酶抑制机制：分子对接、动力学模拟与DFT分析

【编辑推荐】研究人员针对神经退行性疾病治疗需求，设计合成基于α-萘乙酸的新型双希夫碱化合物(3a-3i)，通过UV/FT-IR/1H-NMR/13C-NMR表征，发现6种化合物对AChE/BuChE具双重抑制活性(IC50 71.28-106.60 μmol/L)，结合分子对接(PDB:4M0E/5NN0等)、MD模拟及DFT计算(B3LYP/6-31++g(d,p))揭示3i-4M0E复合物稳定性，为优化胆碱酯酶抑制剂提供新思路。

　　

神经退行性疾病如阿尔茨海默症(AD)的治疗面临重大挑战，其中胆碱能系统功能障碍是核心病理机制。乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)作为关键水解酶，其过度活性会导致神经递质乙酰胆碱水平下降。尽管现有药物如多奈哌齐能抑制AChE，但存在选择性不足、副作用明显等问题。因此，开发新型双重胆碱酯酶抑制剂成为研究热点，而基于天然产物骨架的结构优化是重要策略之一。

本研究团队聚焦α-萘乙酸这一具有显著生物活性的萘类衍生物，通过引入希夫碱结构构建新型双功能分子。希夫碱(-C=N-)因其独特的电子特性和金属配位能力，在药物设计中展现出巨大潜力。团队设计合成系列双希夫碱衍生物，旨在探索其空间构型与胆碱酯酶抑制活性的构效关系，并通过多尺度计算模拟揭示作用机制。

研究采用紫外光谱(UV)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(¹H-NMR、¹³C-NMR)和质谱进行结构表征。酶抑制实验测定IC₅₀值评估活性，采用Gaussian软件进行密度泛函理论(DFT)计算，选取B3LYP、HF和M062X三种方法，基组为6-31++g(d,p)。分子对接针对AChE(PDB ID:4M0E、1OCE、1QTI)和BuChE(5NN0、1XLU、6QAE)晶体结构，MD模拟采用GROMACS软件包，ADME/T预测使用SwissADME工具。

合成与表征

成功合成α-萘乙酸衍生双希夫碱库，通过光谱数据确认结构。质谱显示所有化合物分子离子峰与理论值吻合，¹³C-NMR中亚胺碳信号(δ 160-165 ppm)证实希夫碱形成。

酶抑制活性

6个化合物(3a、3b、3g、3e、3i、3h)显示双重抑制活性：对AChE的IC₅₀为75.53±0.47至103.60±0.91 μmol/L，对BuChE为71.28±0.57至106.60±1.83 μmol/L。其中3i对AChE抑制最强(IC₅₀ 75.53 μmol/L)，3h对BuChE最佳(IC₅₀ 71.28 μmol/L)。

计算化学分析

DFT计算表明所有化合物HOMO-LUMO能隙在3.5-4.2 eV范围，3i具有最低能隙(3.52 eV)，与其最高活性相关。分子静电势(MEP)显示负电势集中在萘环和羧基氧区域。

分子对接

3i与AChE(4M0E)结合能最低(-9.8 kcal/mol)，形成π-π堆积(Trp286)、氢键(Ser125)和盐桥(Glu202)。3h与BuChE(5NN0)通过Tyr332和His438产生关键相互作用。

分子动力学

100 ns模拟显示3i-4M0E复合物RMSD稳定在0.2 nm，结合自由能(MM-PBSA)为-45.6 kJ/mol，显著优于对照化合物。

ADME/T预测

所有化合物符合Lipinski规则，3i口服生物利用度评分最高(0.55)，血脑屏障渗透性良好。

该研究系统阐明了α-萘乙酸双希夫碱作为新型胆碱酯酶抑制剂的潜力，3i和3h因其优异的抑制活性和稳定的酶-配体相互作用成为先导化合物。MD模拟与DFT计算的联合应用，为理解分子层面的相互作用机制提供了新视角。这些发现不仅丰富了萘类衍生物的药物化学数据库，更为开发治疗神经退行性疾病的多靶点药物提供了理论依据。论文发表于《Polycyclic Aromatic Compounds》，为后续结构优化和临床前研究奠定了重要基础。