《European Journal of Medicinal Chemistry》：Synthesis and biological activity of steroid conjugates of five-membered
N-heterocycles with one or two nitrogen atoms: A review covering the years 2020-2025
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甾体（steroids）构成了一类结构多样的天然多环化合物，在众多生理过程中至关重要，并在药物化学领域被广泛应用[1]。这一结构基序也与天然存在的甾体生物碱（steroidal alkaloids）密切相关，后者通常定义为氮原子整合于或连接于甾体骨架之上，常展
甾体（steroids）构成了一类结构多样的天然多环化合物，在众多生理过程中至关重要，并在药物化学领域被广泛应用[1]。这一结构基序也与天然存在的甾体生物碱（steroidal alkaloids）密切相关，后者通常定义为氮原子整合于或连接于甾体骨架之上，常展现出显著的生物学效应[2]。对甾体核心，特别是A环和D环（图1）的化学修饰，长期以来被认为是增强药理特性或引入全新生物活性的有前景的策略[3]。近年来，由于含氮五元杂环——如咪唑（imidazole）、三氮唑（triazole）、噁唑啉（oxazoline）和吡唑（pyrazole）——对生物活性、选择性和类药行为具有显著影响，将它们整合入甾体框架的研究受到了特别关注。临床意义重大的含氮杂环甾体由已上市药物如达那唑（Danazol）和新涌现的靶点如司坦唑醇（Stanozolol）所印证。达那唑是一种用于治疗子宫内膜异位症的合成甾体，其展现了复杂的分子药理学，作用超越抗促性腺激素效应，包括结合多种甾体受体并抑制甾体生成酶[4]。相反，同化甾体司坦唑醇近期被鉴定为人MutT同源物1酶（hMTH1）的有效抑制剂，突显了一种独立于雄激素受体（Androgen Receptor, AR）的新机制，并将此类骨架定位为靶向DNA修复机制的潜在抗癌疗法先导物[5]。甾体与杂环部分的分子杂交（molecular hybridization）不仅改善了溶解度和代谢稳定性，还允许精细调控与生物靶标的相互作用，包括核受体（如AR、ERα）、甾体生成酶（如CYP17A1）和微生物酶（如碳酸酐酶）。诸如阿比特龙（abiraterone）和galeterone等化合物，其特点是在D环连接了杂环，通过作用于多个靶点包括CYP17A1抑制和AR降解，在去势抵抗性前列腺癌的治疗中显示出强大的临床疗效[6]。此外，该领域正在积极探索新型杂合物，包括作为芳香化酶抑制剂的D环连接的吡唑基甾体（pyrazolyl-steroids），以及作为针对耐药菌株的有前景的抗微生物和抗真菌先导物的甾体基咪唑盐（imidazolium salts），展示了超越既定激素疗法的广泛治疗潜力[7, 8]。根据连接的空间和电子性质，将五元杂环掺入甾体遵循四种不同的结构基序：稠合系统（fused systems）、直接共轭系统（directly conjugated systems）、间隔臂连接系统（spacer-linked systems）和螺环化合物（spiro compounds）。除了抗癌应用，一些杂环-甾体杂合物也显示出抗微生物、酶抑制和抗炎潜力。值得注意的是，稠合或连接于甾体核心的咪唑盐已证明对耐药细菌菌株具有显著活性，为感染性疾病治疗开辟了新途径[9]。尽管这类化合物的数量不断增加，但仍缺乏对连接到甾体上的五元杂环的系统性分类和构效关系分析。特别是，连接模式（直接、稠合、螺环或间隔臂分离）对生物学结果（如受体调节、酶抑制和细胞毒性）的影响仍未得到充分探索。本综述旨在提供关于与甾体骨架共轭的五元杂环部分的结构多样性、连接模式和生物学意义的全面而系统的概述。通过基于杂环性质（如吡咯、吡唑、咪唑、异噁唑、噁唑、噻唑）对杂合物进行分类，本工作突出了这些含氮环在甾体框架的不同位置（例如，稠合系统、直接连接、基于连接臂的共轭物或螺环衍生物）引入时如何调节药理学特征。特别关注了杂环-甾体连接的不同方式如何影响药理特性，最终目标是为下一代甾体治疗药物的理性设计提供见解，尤其是考虑到2020年至2025年期间取得的重大研究进展。由于关于三氮唑衍生物的合成和评估的出版物数量庞大，这是三氮唑固有的生物活性以及点击化学反应连接两种不同生物活性骨架的能力所致，本综述仅限于讨论含有一个或两个氮原子的杂合物。
1. 甾体吡咯（pyrrole）和吡咯烷（pyrrolidine）衍生物
本部分总结了2020-2025年间报道的甾体吡咯/吡咯烷衍生物，重点关注其合成策略与生物活性。在间隔臂连接杂合物方面，Li等人通过酯化反应将含吡咯/吡咯烷的羧酸连接到caudatin的C3β-羟基位，合成了系列化合物。研究表明，吡咯烷环中氮原子的相对位置对抗肿瘤活性起决定性作用，且游离NH官能团对细胞毒性至关重要。此外，Parulava等人通过铜催化的C-S偶联合成了17β-羟基雄甾-3,5-二烯-3-基吡咯烷-4-二硫代甲酸酯。Molnár等人则通过曼尼希反应和1,4-氮杂迈克尔加成，合成了2-氨甲基化的雌酮和雌二醇吡咯烷衍生物，其中部分化合物对A2780和HeLa细胞系表现出癌症特异性的抗增殖活性。Nongthombham和Boruah通过亲核取代反应，利用吡咯烷与17,17-二氯雄甾-16(E)-氯亚甲基衍生物反应，高效合成了一个吡咯烷取代的外环共轭甾体酮。在螺环-吡咯烷衍生物方面，Tao等人通过区域选择性的[3+2]环加成反应，从16-亚芳基脱氢表雄酮和原位生成的甲亚胺叶立德出发，合成了一系列新颖的螺环-吡咯烷甾体衍生物。其中，带有吸电子氟和二氯取代基的化合物在初步卤虫致死试验中显示出最高的细胞毒活性。
2. 吲哚（indole）-甾体杂合物
该章节指出，合成吲哚-甾体杂合物主要遵循两种方法：将预形成的吲哚环偶联到甾体核心，或从甾体醛和肼衍生物构建吲哚环。在直接共轭杂环方面，Lukashev等人通过乌尔曼偶联反应，将不同取代的吲哚连接到甾体乙烯基碘化物上，合成了系列3-吲哚基雄甾-3,5-二烯衍生物，其中化合物20m对多种癌细胞系表现出有前景的活性。另一种直接连接的方式是通过费歇尔吲哚合成法，从甾体醛和肼衍生物得到C17位直接连接吲哚环的衍生物。在间隔臂连接杂合物方面，通过类似的费歇尔吲哚合成路线制备了胆烷-吲哚杂合物，这些化合物对革兰氏阳性菌表现出强效的抑制活性，其作用机制涉及破坏细菌细胞膜。此外，通过叠氮-炔环加成反应（点击化学）将吲哚核与胆汁酸炔丙酯连接，得到了三氮唑连接的衍生物，这些产物溶血活性降低，并具有抗菌和抗真菌活性。Shkumatov等人通过硼氢化还原胺化，从相应的酮甾体和色胺合成了吲哚胺类化合物，发现非芳香甾体衍生物能显著降低C6胶质瘤细胞的增殖，但其作用机制存在差异。最后，从5α,8α-过氧甾体的17-酮衍生物出发，经过连续的亲核加成/缩合步骤，合成了含有吲哚和靛红（isatin）取代基的杂合物，其中部分化合物对HepG2和HeLa细胞显示出显著的抗增殖效果。
3. 甾体吡唑（pyrazole）/吡唑啉（pyrazoline）衍生物
本节详细介绍了吡唑基甾体衍生物的分类及其生物活性。在稠合吡唑系统方面，最常见的策略是将甾体烯酮与肼衍生物缩合。例如，通过2-亚芳基甾体与苯肼和甲基肼的缩合，合成了A环稠合的5α-二氢睾酮吡唑衍生物，其中部分化合物能显著降低雄激素受体的转录活性。?esti?等人通过在A环C2,C3位稠合吡唑环，并在C17位引入吡啶基取代，合成了具有抗癌活性且内分泌干扰作用最小化的雄甾烷-吡唑杂合物。D环稠合的N-甲酰基吡唑啉衍生物通过克莱森-施密特缩合和随后的环化反应从脱氢表雄酮制得，分子对接研究显示它们对CYP17A1酶具有强亲和力。此外，还有通过不同策略合成的D环稠合、B环稠合的吡唑衍生物。在直接共轭吡唑方面，合成方法包括烯酮型化合物与肼的缩合，以及甾体腙与维尔斯迈尔试剂反应生成甲酰基吡唑。例如，从孕烯诺龙酮查尔酮出发合成了吡唑啉-碳硫酰胺和乙酰基吡唑啉化合物。通过孕烯诺龙与芳肼的反应获得了芳基吡唑衍生物，其中部分表现出中等程度的芳香化酶抑制作用和乳腺癌细胞系活性。一项对C17位带有N-(4-氰基苯基)-吡唑基的孕烯诺龙衍生物的深入研究显示，它能激活程序性细胞死亡的内在途径，并具有抗迁移和抗侵袭作用。为了获得具有抗增殖活性但雌激素效应降低的2-取代雌二醇衍生物，研究者将芳基吡唑部分引入了甾体的芳香A环。此外，还通过ZnO催化的三组分反应合成了C17连接的二氢吡唑衍生物，其中同时具有3-乙酰氧基或3-酮基以及N-二硝基苯基结构的化合物表现出更高的抗癌和抗氧化活性。在间隔臂连接的吡唑杂合物方面，主要通过克脑文盖尔反应和随后的环缩合反应制备。例如，地屈孕酮-吡唑杂合物对某些癌细胞系有中等抑制作用，而对正常成纤维细胞无影响。
4. 甾体吡唑并嘧啶（pyrazolopyrimidine）衍生物
该部分描述了甾体吡唑并[1,5-a]嘧啶衍生物的合成。该类化合物通常通过合适的甾体底物（烯酮）与3-氨基吡唑衍生物构建嘧啶环来形成。例如，3-氨基吡唑与16-亚芳基-17-酮甾体的环化反应生成了脱氢表雄酮和表雄酮的吡唑并[1,5-a]嘧啶衍生物，其中部分化合物对人黑色素瘤细胞和肝细胞癌细胞显示出强细胞毒活性，并能抑制多种酪氨酸激酶。研究表明，吡唑并[1,5-a]嘧啶环与甾体骨架的相对位置对生物活性有决定性影响。另一种构建D环稠合吡唑并[1,5-a]嘧啶的方法涉及β-甲酰基烯酰胺与取代氨基吡唑的铜催化反应。
5. 甾体咪唑（imidazole）、苯并咪唑（benzimidazole）和咪唑并吡啶（imidazopyridine）衍生物
本节聚焦于含咪唑基团的甾体衍生物。在稠合系统方面，Hryniewicka等人开发了一条改进的合成路线，从DHEA乙酸酯出发，经肟和水解得到关键二酮中间体，再通过多组分反应和烷基化制备了一系列A环稠合的咪唑盐衍生物。这些化合物对革兰氏阳性菌，特别是MRSA，表现出强效活性，部分化合物的活性等同于或优于氨苄西林和万古霉素，并且对白色念珠菌也有良好的活性。类似地，通过烷基化咪唑-胆固醇杂合物，获得了2,3-稠合的胆甾醇-咪唑盐，其中部分衍生物显示出良好的抗真菌活性。Nada等人通过16-溴-雌酮与胍反应，合成了咪唑并雌烷衍生物。
