《Next Materials》：Synthesis, characterization, and biological evaluation of mixed-ligand zinc(II) acesulfame-amine complexes
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合成了八种新型含安赛蜜阴离子（acesulfame anion, acs?）与胺类共配体（氨基吡啶、氨基甲基吡啶、氨基苯并噻唑及氨基嘧啶衍生物）的混合配体二价锌（Zn(II)）配合物并进行了表征。在大多数配合物中，安赛蜜通过杂环氮原子以单齿形式配位，而[Zn(
合成了八种新型含安赛蜜阴离子（acesulfame anion, acs?）与胺类共配体（氨基吡啶、氨基甲基吡啶、氨基苯并噻唑及氨基嘧啶衍生物）的混合配体二价锌（Zn(II)）配合物并进行了表征。在大多数配合物中，安赛蜜通过杂环氮原子以单齿形式配位，而[Zn(acs)2(ampy)2]中的配位可能通过羰基氧原子发生。针对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae，革兰氏阳性菌）及大肠杆菌（Escherichia coli，革兰氏阴性菌）的体外抗菌筛选表明，[Zn(acs)2(capy)2]在所有菌株中产生最大抑菌圈；值得注意的是，[Zn(acs)2(cabt)2]表现出高抑制率（86%、83%和84%），对S. aureus、S. pneumoniae和E. coli的抑菌圈分别为24、20和26 mm。对人癌细胞系的细胞毒性实验显示，[Zn(acs)2(abt)2]对MCF-7乳腺癌细胞最具活性（IC50＝49.34±1.87 μM），而[Zn(acs)2(mabt)2]对HepG2肝癌细胞最有效（IC50＝39.45±1.72 μM）。使用AutoDock Vina工具进行的分子对接研究发现，配合物6、7和8是值得进一步研究的候选化合物，其结合能更负、结构拟合良好且RMSD值＜2 ?，优于参照抗生素链霉素（Streptomycin）。
研究背景与目的
抗生素耐药菌（如大肠杆菌 Escherichia coli、金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus、肺炎链球菌 Streptococcus pneumoniae）的快速传播对公共卫生构成严重威胁，亟需开发新型高效抗菌药物。金属基配合物因其中心金属离子与有机配体的协同效应，在抗菌及抗肿瘤领域受到广泛关注。锌（Zinc, Zn(II)）离子本身具有抑制肿瘤生长的潜力。安赛蜜阴离子（acesulfamate anion, acs?，源自人工甜味剂安赛蜜 Acesulfame-K）含有亚胺氮、羰基氧和磺酰氧等多个供电子原子，可作为单齿、双齿或螯合配体与金属配位，且此前已有与Mn(II)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)、Zn(II)等形成配合物的报道，但至今尚无含取代杂环胺与安赛蜜共同配位的锌配合物研究。为填补这一空白并开发具有双重生物功能的金属基药物先导物，研究人员合成了系列新型混合配体 Zn(II)-acs?-胺配合物，并对其结构、体外抗菌活性、抗肿瘤细胞毒性及分子对接行为进行系统研究。该论文发表于《Next Materials》。
主要关键技术方法
研究人员采用一锅法（one-pot method）合成目标配合物；通过元素分析（CHN）、摩尔电导率测定、红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR）及核磁共振氢谱与碳谱（1H NMR, 13C NMR）进行结构表征；采用琼脂扩散法（agar diffusion method）测定对三种病原菌（S. aureus, S. pneumoniae, E. coli）的抑菌圈直径及相对抗菌活性指数（以链霉素 Streptomycin 为标准对照）；采用MTT法检测选定配合物对MCF-7人乳腺癌细胞和HepG2人肝癌细胞的半数抑制浓度（IC50）；采用分子对接软件 AutoDock Vina（v1.2.0）将配合物及Kacs分别与金黄色葡葡球菌胸苷磷酸化酶（PDB: 3H5Q）、大肠杆菌胸苷磷酸化酶（PDB: 4EAD）、肺炎链球菌邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶（Uniprot: P67000）及人碳酸酐酶IX（PDB: 5FL4）对接，并用PyMOL及LigPlot可视化相互作用。
研究结果
3.1. Synthesis（合成）
研究人员将两当量钾盐安赛蜜（Kacs）与ZnCl2在水/甲醇中反应制得基准配合物[Zn(acs)2(H2O)2]（配合物1，产率98%）。采用一锅法，按Zn:acs?:胺＝1:2:2摩尔比，将Kacs甲醇溶液加入ZnCl2甲醇溶液，搅拌30 min后加入热胺配体甲醇溶液回流3 h，制得八种混合配体配合物[Zn(acs)2(amine)2]（配合物2–9，胺＝apy, mapy, capy, mpy, abt, mabt, cabt, ampy），产率61%–89%。元素分析实测值与理论值吻合，摩尔电导率表明所有配合物为非电解质中性分子。
3.2. Spectroscopic data（光谱数据）
3.2.1. IR data（红外数据）：游离胺配体中ν(NH/NH2)在配合物中略向高频位移，表明NH2未参与配位。大多数配合物中ν(C=O)位于1635–1658 cm?1，与游离Kacs相近，说明acs?羰基未配位；仅配合物9（[Zn(acs)2(ampy)2]）中ν(C=O)红移至1645 cm?1，提示acs?通过一个分子的羰基氧单齿配位，其余acs?仍通过环氮配位。ν(C=N)（胺杂环）较游离胺向低频位移，证实胺配体通过杂环氮原子配位。Δν(SO2)及νasym(CNS)?νsym(CNS)＞400 cm?1支持acs?主要以环氮单齿配位。在400–460 cm?1处观察到ν(Zn–N)吸收峰。
3.2.2. NMR data（核磁数据）：1H NMR中acs?配体的CH3（δ≈1.92–1.94 ppm）和环CH（δ≈5.33–5.40 ppm）质子信号在配合物中保留，胺配体质子化学位移符合预期，NH2质子信号出现在δ≈5.97–7.70 ppm。13C NMR中acs?的四个碳（C=O, =C–O, CH, CH3）及胺配体芳碳化学位移均与推测结构相符。
3.3. Biological activity（生物活性—抗菌）
以10?3M DMSO溶液进行琼脂扩散法测试。Kacs自身有一定弱抑菌作用。所有Zn(II)配合物抑菌活性均强于游离Kacs及基准配合物1。[Zn(acs)2(capy)2]（配合物4，含2-氨基-5-氯吡啶）和[Zn(acs)2(cabt)2]（配合物7，含2-氨基-6-氯苯并噻唑）表现最优：配合物4抑菌圈对S. aureus、S. pneumoniae、E. coli分别为22、19、24 mm，相对链霉素活性指数79%、79%、77%；配合物7分别为24、20、26 mm，活性指数86%、83%、84%。研究人员认为氯原子（electron-withdrawing group）增强配合物脂溶性（log P增加），促进穿透细菌细胞膜（革兰氏阳性菌肽聚糖层厚8–12 nm，革兰氏阴性菌外膜较薄），可能通过干扰细胞膜合成或功能发挥抑制作用。
3.4. Cytotoxic studies（细胞毒性研究）
采用MTT法测定Kacs及配合物1、2、4、6、7、9对MCF-7和HepG2细胞的IC50。Kacs的IC50分别为131.67 ± 4.67 μM和98.67 ± 3.78 μM；形成配合物后细胞毒性显著提高。[Zn(acs)2(abt)2]（配合物6，含2-氨基苯并噻唑）对MCF-7最强（IC50＝49.34 ± 1.87 μM）；[Zn(acs)2(mabt)2]（配合物8，含2-氨基-6-甲基苯并噻唑）对HepG2最强（IC50＝39.45 ± 1.72 μM）。顺铂（Cisplatin）对照IC50分别为9.34 ± 0.62 μM（MCF-7）和13.34 ± 0.98 μM（HepG2）。研究人员指出配合物经螯合改性后脂溶性与共价特性改变（Tweedy's chelation theory），促使其更易穿透细胞膜并与细胞内靶点作用，抑制肿瘤细胞增殖。
3.5. Molecular docking（分子对接）
将Kacs、配合物1、2、3、4、6、7、8及链霉素分别与4EAD（E. coli 胸苷磷酸化酶）、3H5Q（S. aureus 胸苷磷酸化酶）、P67000（S. pneumoniae 邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶）、5FL4（人碳酸酐酶 CA IX）对接。多数Zn(II)配合物结合能（Binding Energy, S）低于参照链霉素或相当，RMSD＜2 ?。配合物6对4EAD结合能?7.8080 kcal/mol；配合物7对P67000结合能?8.1436 kcal/mol，对4EAD ?6.3026 kcal/mol，平均?7.2952 kcal/mol；配合物8对P67000结合能?8.1238 kcal/mol。三者均形成氢键及卤键（Cl?Arg），与蛋白活性口袋残基（如His85, Lys190, Thr87, Ser119, Asp224等）作用显著，表明苯并噻唑系混合配体Zn-acs?配合物有望作为抗菌候选分子进一步开发。
讨论与结论总结
本研究成功合成并表征了八种新型混合配体 Zn(II)-acs?-胺配合物，IR与NMR证实acs?多以环氮单齿配位（仅[Zn(acs)2(ampy)2]中存在羰基氧配位模式），胺配体通过杂环氮配位，配合物为中性非电解质。生物学评价表明氯代胺配位的配合物（配合物4与配合物7）抗菌活性显著提升，苯并噻唑类配合物（配合物6与配合物8）对人癌细胞系表现较好选择性细胞毒活性。分子对接显示配合物6、7、8与靶蛋白结合能较负、相互作用丰富，部分指标接近或优于链霉素参照。综上所述，含安赛蜜阴离子与取代杂环胺的混合配体锌(II)配合物具有良好的体外抗菌及抗肿瘤细胞增殖潜力，其中苯并噻唑氯/甲基取代衍生物尤具进一步开发价值。
