基于DFT计算、晶体学分析与分子对接技术的生物活性有机抗氧化剂合成、表征及机理研究

本研究针对新型抗氧化剂开发需求，合成了三种具有生物活性的希夫碱化合物（KAT、KMT、KNT），通过多种光谱技术（FT-IR、UV-Vis、NMR）和单晶X射线衍射（SC-XRD）进行结构表征，结合DFT理论计算和分子对接技术（靶点：人过氧化物氧化还原酶5，PDB:1HD2），系统评估其抗氧化活性（DPPH法）及酶抑制潜力。研究揭示了溶剂极性对抗氧化效率的影响机制，并通过细胞毒性实验证实其低毒特性，为开发新型低毒性抗氧化药物提供了重要理论依据和实践基础。

　　

在当今社会，氧化应激引发的多种疾病日益成为人类健康的重大威胁。从心血管疾病到神经退行性病变，过量自由基对细胞造成的损伤已成为现代医学研究的焦点。虽然市场上已有多种合成抗氧化剂，但其中不少存在生物利用度低、细胞毒性高等局限性。因此，开发新型高效低毒的抗氧化剂迫在眉睫。希夫碱类化合物因其独特的分子结构和多样的生物活性，近年来受到广泛关注，但其抗氧化机制与实际应用潜力仍需系统探究。

为深入探索这一问题，来自印度圣特雷莎学院化学与研究中心的Shanty Antony Angamaly、Anjali Krishna Gopalakrishna、Dhanya Thaikatt Madhusoodhanan和Zafna Rasheed合作开展了一项综合研究，成果发表在《Journal of Heterocyclic Chemistry》上。该研究不仅合成了三种新型希夫碱化合物，还通过多维度分析揭示了其抗氧化活性和作用机制。

研究人员主要采用了合成化学、光谱分析（包括FT-IR、UV-Vis、¹H/¹³C NMR）、单晶X射线衍射（SC-XRD）、密度泛函理论（DFT）计算、自由基清除实验（DPPH法）以及分子对接技术。所有实验均在实验室条件下完成，未涉及外部样本队列。

结构表征与理论验证

通过元素分析、FT-IR、UV-Vis、质谱及核磁共振谱，研究人员成功表征了KAT、KMT和KNT的分子结构。单晶X射线衍射进一步确认了其晶体构型，DFT计算则从电子层面验证了分子稳定性及反应活性，为后续抗氧化机制研究奠定了基础。

抗氧化性能评估

采用DPPH自由基清除实验评估三种化合物的抗氧化能力，并以常用抗氧化剂BHA（丁基羟基茴香醚）作为对照。结果表明，KNT由于其硝基的强吸电子效应，表现出最优的抗氧化活性，且活性受溶剂极性和氢键相互作用显著影响。

溶剂效应分析

通过在不同极性溶剂中测试抗氧化效率，研究发现溶剂的极性和氢键形成能力直接影响希夫碱化合物的自由基清除机制，极性溶剂更利于电子转移过程，从而增强抗氧化效果。

分子对接与酶抑制研究

以人过氧化物氧化还原酶5（PDB: 1HD2）为靶点进行分子对接，结果显示三种希夫碱化合物均能有效与该酶活性位点结合，其中KNT的结合能最低，预示其具有较高的酶抑制潜力。

细胞毒性评估

通过细胞活力实验，研究证实所合成的希夫碱化合物对健康细胞毒性较低，具备良好的生物相容性，进一步支持其作为候选药物的潜力。

本研究通过实验与理论相结合的方法，系统阐明了三种新型希夫碱化合物的抗氧化活性及其作用机制。DFT计算揭示了其电子结构特性与抗氧化能力之间的构效关系，分子对接结果表明这些化合物可能通过抑制过氧化物氧化还原酶5发挥抗氧化作用。此外，溶剂极性和氢键环境对其活性具有重要影响。细胞毒性实验证明这些化合物对正常细胞无明显毒副作用。该研究不仅为新型抗氧化剂的设计与开发提供了重要理论依据，也为希夫碱类化合物在生物医学领域的应用开辟了新方向。