《Journal of Molecular Structure》：Hybrid Triazole Azo Dyes as Bioactive Compounds: Synthesis, Characterization, Electrochemical Analysis, DFT Studies, Docking, and Live Cell Imaging Investigations
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本研究成功合成了新型三唑基偶氮染料3(a-d)，通过FT-IR、NMR、质谱确认结构，计算分析揭示了分子性质，循环伏安法验证理论与实验一致，3c荧光显著且抗菌抗氧化活性突出。
Mallikarjuna B|Prabhakar Chavan|G Krishnamurthy|Mandara A M|Pradeepa K|Ganapati Pakirappa Yadav|Chethan Krishnamurthy|Surendranaik Y
印度卡纳塔克邦Shivamogga 577203，Kuvempu大学Sahyadri科学学院化学研究与教学系
摘要
在这项研究中，我们通过在0-5°C的温度下进行偶氮偶联反应，成功合成了一系列新型的三唑基偶氮染料3(a–d)。这些化合物的结构完整性通过FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和质谱法得到了确认。计算分析探讨了它们的分子几何结构和整体反应性，为理解其分子特性提供了重要见解。通过计算分析和循环伏安法评估的HOMO-LUMO能隙显示出理论预测与实验结果之间的一致性。化合物3c因其优异的荧光性能而脱颖而出，这一点通过活细胞成像研究得到了证实。这些染料的生物潜力通过抗菌和抗氧化活性进行了评估。化合物3c在这两种测试中都表现出卓越的效果，这可能归因于其强大的结合亲和力。
引言
在过去的考古发掘中发现了彩色纺织品。异环染料似乎在史前时期就已经被使用。过去，染料完全来自天然来源，包括植物、动物、矿物和微生物[1]。天然染料是含有异环结构的有机化合物，能够产生鲜艳的颜色。这些发色物质与基底结合并吸收特定波长的光从而产生颜色。它们的共轭π电子系统使它们能够吸收光，当暴露在光或热下时，电子跃迁会在可见光谱（400–700 nm）范围内引起吸收[2]。过去，人们使用多种天然来源来制作织物染料。最早的染料之一，如靛蓝，来自植物、昆虫和地衣[3]、赫纳[4]、茜草[5]和泰利安紫[6]。染料可以根据其化学结构进行分类。两种主要类型的染料是偶氮染料和蒽醌染料。偶氮染料具有一种称为偶氮键（–N=N–）的特殊键合结构。蒽醌染料在其结构中包含醌基团[7]。偶氮染料是最常用的合成染料，占所有合成染料的50%以上，因此在工业中是首选[8]。含有异环结构的偶氮染料因其特殊的性质（如强烈的颜色和广泛的鲜艳色彩）而受到重视。这些染料以其鲜艳的颜色和优异的耐久性而闻名[9]。异环偶氮染料用途广泛，应用于纺织品、纸张、皮革、添加剂、食品和化妆品等领域。除此之外，它们还在新技术中发挥着重要作用，例如全息数据存储、静电复印和激光打印、有机太阳能电池、化学传感器、非线性光学材料和光开关设备等[10]。偶氮染料具有称为偶氮键（-N=N-）的特殊结构，该键连接两个芳香环。这些环的结构可以相同也可以不同[11]。与硫甲基基团的偶氮偶联反应可以生成新的偶氮染料，这些染料可用于传感、催化、医药和材料科学等领域。通过改变偶联剂和反应条件，可以调整染料的性质以满足特定需求[12]。电化学方法具有高灵敏度，能够准确识别生物活性化合物，对于当今的研究非常重要。这些方法用于水分解、超级电容器制备和光电流生成[13]。循环伏安法（CV）用于研究化合物的电子结构，通过改变电压并观察氧化还原反应来测定最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）之间的能隙。这种能隙揭示了分子的电子性质，有助于理解其化学反应性和应用[14]。由于在执法中的关键作用，识别潜在指纹的任务仍然具有挑战性，并因此受到了更多关注[15]。隐藏的指纹可以表明有人曾在犯罪现场，也有助于警方抓捕罪犯。例如，2017年，一张数字照片中的指纹帮助在美国识别了一个儿童色情网络[16]。1,2,4-三唑衍生物表现出多种生物活性，包括杀虫效果[17]。特别是，三唑基团的抗菌和抗氧化特性，加上偶氮键的作用，促进了π共轭、氧化还原反应以及电子的捐赠/接受能力，为预期的生物活性提供了结构基础[18]。少数1,2,4-三唑衍生物也被广泛用于医药和农业领域；例如，“溴康唑和氟康唑”长期以来一直作为商业抗真菌剂使用[19]，而抗癌药物“阿那曲唑和沃罗唑”最近也得到了应用[20]。
材料与方法
所有溶剂和试剂均直接从商业供应商处购买，未经额外纯化处理。熔点使用Gallenkamp数字熔点仪测定。红外（IR）光谱在Thermo Nicolet iS10 FT-IR光谱仪上使用KBr颗粒进行测量。质子核磁共振（1H NMR）光谱在JEOL 400 MHz光谱仪的DMSO-d?介质中记录。分子量通过电子离子化质谱法（EI-MS，70 eV）进行验证。
化学过程
将甲基硫代三唑胺（2 mmol）的溶液溶解在盐酸（5 ml）中，并在冰浴（0-5°C）中预冷。然后，在搅拌条件下，将亚硝酸钠（2 mmol）的冷溶液逐滴加入硫酸（2 ml）中，持续15分钟。混合物在低温下保持两小时进行重氮化反应。过量的亚硝酸用尿素中和。所得的重氮盐溶液用于后续偶联反应。偶联组分（2 mmol）溶解在乙醇（5 ml）中并冷却。
结论
本研究合成了四种新型的三唑基偶氮染料3(a–d)，并使用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和质谱法对其进行了系统表征。在合成的化合物中，3c显示出比标准参考化合物更显著的抗菌和抗氧化活性。通过密度泛函理论（DFT）对3c的HOMO–LUMO能隙进行了进一步分析，结果通过循环伏安法得到了验证。
CRediT作者贡献声明
Mallikarjuna B：撰写初稿、项目管理、方法设计、实验研究。
Prabhakar Chavan：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法设计、实验研究、资金申请。
G Krishnamurthy：数据管理、概念构思。
Mandara A M：数据分析、数据整理。
Pradeepa K：数据可视化、结果验证、软件应用。
Ganapati Pakirappa Yadav：结果验证、软件操作。
Chethan Krishnamurthy：数据分析、概念构思。
