理论研究（密度泛函理论（DFT）、分子对接以及药物吸收、分布、代谢和排泄（ADME））与实验研究（X射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分别针对化合物（E）-4-溴-2-(((4-溴-2-（三氟甲基）苯基）亚氨基)甲基)苯酚（I）和（E）-2-(((4-溴-2-（三氟甲基）苯基）亚氨基)甲基)-5-甲氧基苯酚（II）

《Journal of Molecular Structure》：Theoretical (DFT, Molecular Docking and ADME) and Experimental Studies (XRD, UV-Vis, NMR, FT-IR) of (E)-4-bromo-2-(((4-bromo-2(trifluoromethyl)phenyl)imino)methyl)phenol (I) and (E)-2-(((4-bromo-2-(trifluoromethyl)phenyl)imino)methyl)-5-methoxyphenol (II)

　　•标题化合物通过XRD和光谱分析进行了表征。•理论化学活性研究采用DFT/B3LYP/6-311G(d,p)方法进行计算。•“β3肾上腺素受体”（9IJD）ADRB3蛋白用于分子对接分析。•药物活性研究通过分子对接和ADME分析进行。

引言
席夫碱是一种所谓的N-水杨基苯胺衍生物，通过水杨醛或其衍生物与伯胺的缩合反应获得。特别是o-羟基席夫碱具有两种不同的互变异构结构，分别带有分子内的N-H…O和O-H…N氢键，表现为酮胺和烯醇亚胺形式。席夫碱具有广泛的应用领域。由于其多样的生物活性，席夫碱（偶氮甲烷、亚胺）常用于制药或橡胶添加剂的制备[1,2]。席夫碱在有机合成和药物设计中引起了极大的兴趣，尤其是含卤素的席夫碱衍生物已被报道具有抗糖尿病[3]、抗菌[4]、抗病毒[5]等多种药理活性。

密度泛函理论（DFT）在计算化学的许多领域都是一种有用的技术，包括光学性质。杂化泛函是DFT中交换-相关能泛函的近似表示。最常用的杂化泛函之一是B3LYP，代表“Becke、3参数、Lee-Yang-Parr”。DFT/B3LYP能够再现小分子的几何结构，在本研究中使用了这种方法。

（I）和（II）的标题化合物通过实验（X射线衍射、UV-Vis、FT-IR和NMR）和计算方法进行了研究。研究了分子结构、HOMO-LUMO分析、化学活性、Fukui函数、分子静电势、NBO分析。分子间相互作用及其对晶体堆积的贡献百分比通过Hirshfeld表面（HS）分析确定。

ADRB3（β3-肾上腺素受体；PDB ID：9IJD）是一种G蛋白偶联受体（GPCR），主要在脂肪组织中表达，在产热、脂肪分解、能量消耗和代谢调节中起重要作用。ADRB3也在膀胱平滑肌中表达，其激活可以促进平滑肌松弛并增加膀胱容量，使其成为治疗过度活跃膀胱的重要靶点[[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]]。此外，它在脂肪细胞功能、胰岛素敏感性和能量平衡中的作用也引起了人们的关注。最近的研究表明，β3-肾上腺素受体参与尿液浓缩机制、脂肪量减少和炎症过程，为新的治疗应用提供了可能性，未来可能会有更多发现[[14], [15], [16], [17]]。考虑到席夫碱衍生物的抗糖尿病潜力及其与ADRB3相关的代谢功能，这些化合物与ADRB3的预测相互作用可能为进一步研究其潜在的代谢效应提供基础。

基于仅分子（II）的结构进行的分子对接计算，因其结合自由能显著低于分子（I），因此对其进行了详细研究。分子对接数据被评估，以提供关于化合物在ADRB3（β3-肾上腺素受体；PDB ID：9IJD）活性位点内的潜在结合特性和相互作用的理论见解。对强效类似物进行了吸收、分布、代谢和排泄（ADME）分析（物理化学性质、脂溶性值、药代动力学性质、液体溶解度数据），以评估其药物相似性特征。因此，在本研究中，我们希望利用理论数据验证该席夫碱基分子的药效，并探讨特定的药物相似性规则。

### （I）化合物的合成
称量了1 mmol（0.2 g）5-溴-2-羟基苯甲醛和1 mmol（0.24 g）4-溴-2-(三氟甲基)苯胺晶体，每种晶体溶解在15 mL甲醇中。将两种溶液混合在50 mL玻璃烧瓶中，并在回流冷凝器中回流约8小时。过滤后的反应混合物在室温下结晶，然后用己烷洗涤黄色物质。再在甲醇中重结晶以获得纯净产物。

### DFT计算和优化结构
分子的构优化在气相中使用B3LYP泛函和6-311G(d,p)基组通过Gaussian 09软件进行[26]。B3LYP泛函在计算替代席夫碱衍生物的结构优化和电子构型方面提供了良好的平衡性和精度。与实验晶体结构（I）和（II）的比较显示了良好的相关性。

### Mulliken（MPA）和自然种群分析
Mulliken和自然种群分析是常用的种群分析方法。有效原子电荷的模拟在量子力学计算应用于分子系统中起着至关重要的作用。MPA和NPA对基组敏感；基组的改变会导致计算出的净电荷相应变化。然而，NPA由于基于自然电荷进行计算，因此提供了更好的电荷分布[29]。

### 分子静电势
分子静电势表面可以三维展示分子的电荷分布。这些表面分析使我们能够可视化分子中电荷不同的区域。MEP表面也可以解释为电子过剩和不足区域的地图。它是研究分子中反应性位点（即亲电和亲核区域）的良好工具[30]。该表面不同的静电势值表示了分子中的不同区域。

### 前沿分子轨道和化学活性
理论计算得到的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）能量分别为：(I) EHOMO = -9.475 eV, ELUMO = -3.597 eV；(II) EHOMO = -9.501 eV, ELUMO = -3.086 eV。能量间隙分别为5.878 eV和6.415 eV。理论计算表明，激发这些分子的电离能需要9.475 eV（I）和9.501 eV（II），属于较高能量。根据表6，两种分子的能量值均表明它们具有较好的反应性。

### Fukui函数分析
Fukui函数是一种反应性描述符，有助于识别分子中最具亲电性和亲核性的位点。Fukui函数基于动态电子密度预测分子在获得或失去电子时的反应性（对亲电体或亲核体的反应性）。

### 自然键轨道分析（NBO）
NBO分析可以提供最准确的Lewis结构图像，因为它数学上选择了包含最大电子密度的轨道细节。使用NBO方法可以详细确定Lewis型占据轨道与非Lewis型未占据轨道之间的相互作用、超共轭或分子内和分子间电子离域。

### UV-Vis光谱
通过将结晶结构均匀混合在氯仿溶液中获得化合物的UV-Vis光谱。图7显示了（I）和（II）的UV-Vis光谱。根据UV-Vis光谱数据，观察到π–π*（苯环）跃迁的峰值分别位于205 nm（I）和235 nm（II）；204 nm和240 nm（II）。277 nm（I）和290 nm（II）的峰值分别来自亚胺带（C=N-）的π-π*跃迁和n–π*跃迁。

### 结论
单晶X射线衍射结果表明，席夫碱分子以烯醇亚胺形式存在，并存在O1–H1···N1氢键。实验结果与理论光谱分析（FT-IR、NMR和UV-Vis）的结果一致。利用DFT/B3LYP方法和6–311G (d,p)基组，计算并报告了优化后的几何结构、原子电荷、化学反应性参数和自然键轨道。

### 作者贡献声明
Selami Kalkan：撰写——原始草稿、方法论、形式分析、数据整理。
Semanur Ye?ilba?：撰写、合成。
Zeynep Kele?o?lu：撰写——审稿与编辑、可视化。
Enis Güzel：撰写、计算分析。
Erbil A?ar：撰写、合成。
Metin Yavuz：监督、项目管理、概念构思。

### 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所述的工作。

### 致谢
本项工作得到了Ondokuz May?s大学的支持，项目编号为PYO.FEN.1904.22.004。作者感谢土耳其Sinop大学的科学技术研究应用与研究中心提供Bruker D8 QUEST衍射仪的使用支持。

### 作者名单
Selami Kalkan | Semanur Ye?ilba? | Zeynep Kele?o?lu | Enis Güzel | Erbil A?ar | Metin Yavuz