一种新型席夫碱（E)-2-((2,4-二氯苯亚甲基)氨基)苯胺的晶体结构、Hirshfeld表面分析、计算研究、分子对接预测及其生物学评价

《Journal of Molecular Structure》：Crystal structure, Hirshfeld surface analysis, computational study, molecular docking predictions and biological evaluation of a new Schiff base ( E)-2-((2,4-dichlorobenzylidene)amino)aniline

新型卤代Schiff碱L1的合成与结构表征显示其晶体堆积由N–H··N氢键、C–H··Cl接触及π-·π相互作用维持，DFT和TD-DFT计算验证电子结构与实验一致，分子对接和体外实验表明其剂量依赖性乙酰胆碱酯酶抑制活性。

　　

Raounek Rouag|Amani Hind Benahsene|Mohamed AbdEsselem Dems|Nesreddine Hadjadj|Christian Philouze|Sandrine Py|Lamia Bendjeddou

环境与分子化学研究组（URCHEMS），Constantine 1-Frères Mentouri大学精确科学学院，阿尔及利亚康斯坦丁25000

摘要

合成了一种新的卤代Schiff碱（E-2-((2,4-二氯苯亚基)氨基)苯胺（L1），并利用光谱技术和单晶X射线衍射对其进行了全面表征。晶体结构显示C=N键周围为E构型，并且在P21/c空间群中呈中心对称排列。该结构的稳定性由N–H??N氢键、C–H??Cl相互作用以及π??π相互作用共同提供。Hirshfeld表面分析用于定量确认控制晶体堆积的主要分子间相互作用。密度泛函理论（DFT）和时依赖DFT计算结果与实验结构和紫外-可见光谱数据高度一致。此外，这些计算还揭示了电子结构、前沿分子轨道和反应性描述符的信息。QTAIM和NCI分析进一步阐明了负责分子和超分子稳定性的分子内及分子间相互作用的性质和强度。通过分子对接研究探讨了L1与选定生物靶标的相互作用，发现疏水作用和π堆积作用是主要的结合模式。体外乙酰胆碱酯酶抑制实验表明其具有可测量的剂量依赖性活性，从而验证了计算预测的准确性。本研究展示了将晶体学、理论和生物学方法相结合在建立卤代Schiff碱的结构-性质-活性关系方面的有效性。

引言

Schiff碱是一类含有亚胺的化合物，以其结构多样性、电子可调性和在有机合成、药物化学、催化和配位化学中的广泛应用而著称。最近的研究综述强调了这些化合物在现代化学研究中的重要性，包括其结构分类、反应性和多功能性质[1]。此外，Schiff碱因其自由基清除和抗氧化作用而受到关注，这些作用强烈依赖于取代基的电子性质和共轭模式，如基于DPPH的评估所证明的[2]。多项研究反复报道了Schiff碱及其金属配合物显著的抗微生物活性。这些系统中的活性增强通常与杂原子取代有关，这影响了电子和空间特性，以及配体骨架的刚性，从而促进了与生物靶标的更有利的结合[3,4]。新杂环Schiff碱的合成进一步凸显了它们的药理学重要性，这些化合物表现出有希望的抗微生物和细胞毒性活性，这一点得到了光谱和计算分析的支持[5]。来自香豆素、三唑或其他杂环的Schiff碱也显示出了强大的乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制活性，这一发现进一步支持了它们在神经保护应用中的潜在用途[6,7]。此外，新型构型的Schiff碱还表现出显著的抗增殖和抗微生物活性，这通过体外实验和分子对接研究得到证实[8,9]。显然，它们在药物化学领域的应用价值正在不断增加。大量综述全面概述了它们在抗癌、抗微生物、抗菌、抗病毒和抗炎治疗等领域的应用潜力[[10], [11], [12]]。

卤代Schiff碱是一个特别重要的子类，因为卤素原子会影响电子分布、分子间相互作用和亲脂性。研究表明，氯、溴和氟原子能够增强π电子的离域，从而加强C–H???X和π???X（X=卤素）等非共价相互作用。此外，这些原子还能增强固态下的超分子组织。对氯代Schiff碱的光谱和计算研究证实了它们增强的抗氧化、抗微生物和抗癌活性[[13], [14], [15], [16]]。后续对卤代Schiff碱复合物的研究表明，卤素键合和氢键对其电子结构和稳定性有显著贡献，这一点通过QTAIM和NCI分析得到证实[17,18]。最近的结构研究还表明，卤素取代在调节光学性质、反应性和与生物系统相关的结合亲和力方面起着决定性作用[19,20]。

尽管对Schiff碱进行了大量研究，但结合2,4-二氯苯甲醛和邻苯二胺的衍生物仍大多未被探索。据我们所知，目前还没有研究将单晶X射线衍射、DFT/TD-DFT计算、MEP映射、QTAIM/NCI拓扑分析和生物学评估结合起来，用于研究基于2,4-二氯苯甲醛和邻苯二胺的分子框架。

在此背景下，本研究报道了一种新的Schiff碱（E-2-((2,4-二氯苯亚基)氨基)苯胺的合成、光谱表征和单晶X射线结构。选择这种结构基于三个主要因素：（i）氯原子促进分子间相互作用和增强亲脂性的能力；（ii）偶氮甲基部分提供的结构刚性；（iii）卤代苯胺衍生物系统的已知生物学相关性。本研究的新颖之处在于首次对L1进行了全面的晶体学、电子学和生物学研究，结合了DFT、TD-DFT、MEP、QTAIM和NCI分析，以及对AChE、PIM1激酶和代表性抗微生物蛋白的分子对接研究，并通过体外实验验证了AChE抑制作用。这种综合方法为卤代Schiff碱的结构-性质-活性关系提供了宝贵的见解，有助于将其发展为药物化学中的多功能支架。

材料与方法

所有起始材料和试剂均为商业购买，使用前无需进一步纯化。FT-IR光谱使用Cary 660光谱仪在4000-400 cm^?1范围内测量。Hirshfeld表面分析使用CrystalExplorer程序进行。UV–可见光谱使用Varian Cary 60 Bio UV–可见光谱仪测量。¹H和¹³C NMR光谱在Bruker Avance III 400 MHz光谱仪上记录（¹H: 400

ATR-FTIR光谱分析

L1分子的红外（IR）分析（见图S3）通过实验和理论方法进行，关键官能团的结果高度一致。NH?基团的实验峰位于3340–3500 cm?1 [54]，与理论值3539 cm?1（对称）和3658 cm?1（不对称）相符。实验观察到芳香C–H伸缩振动位于3060 cm?1 [55]，而计算范围为3087–3200 cm?1。实验中1593 cm?1的峰归属于C=N键

晶体结构与生物活性的关联

为了阐明L1的晶体特征如何影响其生物活性，研究了关键结构基团与其相关生物靶标的相互作用。亚胺的C=N基团通过短N1=C1键和平面几何结构确认为氢键受体，这一点得到了对接预测的支持。芳香环几乎共面（二面角为2.68°），形成了一个扩展的π系统，有利于π–π相互作用

结论

合成了一种新的卤代Schiff碱（E-2-((2,4-二氯苯亚基)氨基)苯胺（L1），并利用光谱、结构和理论技术对其进行了全面表征。单晶X射线衍射分析显示C=N键周围为E构型，超分子结构通过N–H?N、C–H?Cl和π–π相互作用稳定，这一点还得到了Hirshfeld表面分析的支持。密度泛函理论（DFT）和时依赖密度泛函理论（TD-DFT）的计算结果也证实了这一点

CRediT作者贡献声明

Raounek Rouag：撰写——原始草稿、可视化、方法学、研究。Amani Hind Benahsene：可视化、研究。Mohamed AbdEsselem Dems：撰写——审阅与编辑、可视化、研究。Nesreddine Hadjadj：研究。Christian Philouze：资源获取、研究、形式分析。Sandrine Py：撰写——审阅与编辑、验证、研究、形式分析。Lamia Bendjeddou：撰写——审阅与编辑、验证、监督、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了Constantine 1-Frères Mentouri大学环境与分子化学研究组（URCHEMS）和Constantine生物技术研究中心（CRBt）的支持。阿尔及利亚高等教育与科学研究部（MESRS）及阿尔及利亚科学技术研究主题机构（ATRST）通过PRFU计划也提供了财政支持。此外，法国国家研究机构也给予了支持