(E)-2,4-二溴-6-((2-苯氧基苯亚氨基)甲基)苯酚：晶体结构、抗菌活性及对DNA旋转酶B相互作用的见解

《Journal of Molecular Structure》：(E)-2,4-Dibromo-6-((2-phenoxyphenylimino)methyl)phenol: Crystal Structure, Antibacterial Activity, and Insights into DNA Gyrase B Interactions

　　## 摘要- 一种二溴代席夫碱，(E)-2,4-二溴-6-((2-苯氧基苯亚氨基)甲基)苯酚（DiBr-POP），已被合成并完成结构表征。- 晶体结构和Hirshfeld分析揭示了关键的堆积相互作用。- DFT计算支持了DiBr-POP良好的电子稳定性。- DiBr-POP对选定细菌菌株表现出强效的抗菌活性，最低抑菌浓度（MIC）低至4 μg/mL。- 分子对接研究表明DNA旋转酶B是DiBr-POP的一个潜在分子靶点。## 引言抗生素耐药菌种数量的迅速增加已成为全球性的重大公共卫生问题，严重削弱了当前抗菌治疗的有效性。多重耐药（MDR）病原体，尤其是金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌，给感染性疾病的临床管理和公共卫生防控带来了重大挑战。根据全球抗菌药物耐药性研究（GRAM）项目数据，2019年约有495万例死亡与细菌耐药相关，其中127万例死亡直接归因于耐药细菌感染。此外，最近的预测表明，如果无法实施有效的干预策略，细菌耐药性将在2025至2050年间直接导致全球近3900万人死亡。这些令人震惊的数据凸显了开发和研究具有潜在生物活性及替代作用机制的新型结构抗菌化合物的紧迫性。在目前广泛探索的化学空间中，席夫碱因其结构多样性以及多面化的生物学特征而受到了持续而广泛的关注。这类化合物在工业领域可作为染料、催化剂、聚合物稳定剂和发光化学传感器使用，同时展现出令人印象深刻的药理学活性谱，包括抗疟疾、抗增殖、镇痛、抗炎、抗病毒、解热、抗菌和抗真菌等性质。从结构上看，席夫碱由伯胺与羰基化合物缩合形成亚甲基（–CH=N–）键来定义；该官能团既是分子的合成枢纽，也是其主要药效团，为金属配位以及与生物靶点的相互作用提供了多功能平台。席夫碱的生物学性质可以通过改变其分子骨架中的取代基来调控，从而调节其电子性质、亲脂性和分子几何构型。在这一广泛的类别中，由水杨醛骨架衍生的邻羟基席夫碱代表了一个特别有前景的子类。位于亚甲基氮原子邻位的酚羟基会形成分子内O–H···N氢键，产生一个由共振辅助氢键（RAHB）在热力学上稳定的共轭体系。这种相互作用同时增强了电子离域并调节了分子几何构型。在芳香骨架上引入卤素取代基可进一步放大这些效应：含有卤代水杨醛亚胺单元的席夫碱，同时拥有酚羟基、卤素和亚甲基氮作为生物活性基团，已被报道具有强效的抗菌活性。引入2-苯氧基苯胺作为胺组分，引入了一个醚键连接的联芳片段，扩展了π共轭并增加了亲脂性，从而提高了膜通透性。与此思路一致，已通过2-苯氧基苯胺与5-氯水杨醛缩合合成了一种席夫碱，并对其锌(II)配合物的生物活性和DNA相互作用进行了全面评估，表明该结构家族可作为进一步生物医学研究的有用平台。历史上，源自3,5-二溴水杨醛的席夫碱最早由Brewster于1924年报道。我们课题组近期的一项研究报告了一种溴代水杨醛衍生的席夫碱，该化合物含有5-氨基-2-甲基苯酚，并展示了其非线性光学性质及乙酰胆碱酯酶结合潜力。这些发现与其他突出整合单晶X射线衍射、Hirshfeld表面分析、DFT计算和分子对接对席夫碱衍生物价值的重要性报告相结合，强调了多学科方法在建立此类化合物结构–性质–活性关系方面的重要性。尽管溴代水杨醛衍生的席夫碱已被广泛报道，但近期研究主要集中于晶体结构测定、光谱表征、DFT计算、分子对接或一般性抗菌评估。例如，Abu-Yamin等人研究了5-溴水杨醛衍生的席夫碱，使用单晶X射线衍射、光谱学、DFT计算和生物活性测定；而Ali等人通过结合DFT和分子对接研究，报道了水杨醛衍生的席夫碱作为潜在的抗菌剂。类似地，Waziri等人使用综合实验和理论方法描述了相关席夫碱衍生物的晶体结构和抗菌性质。然而，全面考察晶体堆积、超分子相互作用、电子结构、抗菌活性、分子对接和ADME性质之间相关性的研究仍然有限。因此，本化合物采用了源自2-苯氧基苯胺的联芳醚片段，而不是我们之前研究中使用的氨基苯酚基团，从而扩展了π共轭框架并引入了独特的空间位阻、电子和亲脂特性。因此，本工作结合了单晶X射线衍射、Hirshfeld表面和能量框架分析、晶体空隙分析、DFT计算、抗菌评估、针对铜绿假单胞菌DNA旋转酶B的ATPase结构域的分子对接以及ADME预测，以建立这种专门设计的二溴代苯氧基取代席夫碱的综合结构–性质–活性关系。除了结构研究外，抗菌药物研发日益关注识别靶向DNA复制、细胞壁生物合成和毒力调控中所必需细菌酶的小分子。特别是，DNA旋转酶因其对细菌DNA拓扑结构不可或缺的作用以及缺乏人体同源物的特点，已成为一个引人注目的抗菌靶点。对靶向酶的抗菌支架的结构基础研究表明，包括DNA旋转酶抑制剂、Sortase A和DapE在内的抑制物已产生了有前景的抗菌候选物，并突出了抗微生物耐药性斗争中靶点导向设计策略的重要性。这些发现为探索结构多样的席夫碱衍生物作为靶向必需细菌酶的潜在抗菌剂提供了有力依据。在本研究中，合成了并结构表征了一种含有酚羟基和苯氧基官能团的二溴代邻羟基席夫碱。使用互补的实验和理论方法研究了其晶体结构、超分子组织和电子性质，同时评估了其对抗生素敏感细菌菌株的抗菌活性。为探索观察到的抗菌活性的可能分子基础，针对铜绿假单胞菌DNA旋转酶B的ATPase结构域进行了分子对接研究。这些分析旨在产生关于潜在靶点相互作用的研究假设，而非建立作用机制。## 章节摘要### (E)-2,4-二溴-6-((2-苯氧基苯亚氨基)甲基)苯酚的合成所有试剂和溶剂均购自商业供应商，未经进一步纯化直接使用。3,5-二溴-2-羟基苯甲醛（98.92%）和2-苯氧基苯胺（99.89%）购自Ambeed公司（美国）。目标席夫碱配体(E)-2,4-二溴-6-((2-苯氧基苯亚氨基)甲基)苯酚（下文简称DiBr-POP）通过等摩尔量的3,5-二溴-2-羟基苯甲醛（64.0 mg, 0.229 mmol）和2-苯氧基苯胺（42.6 mg, 0.230 mmol）在...中缩合合成。### DiBr-POP的FT-IR光谱分析DiBr-POP的FT-IR光谱证实了席夫碱结构的形成，并显示了与文献报道的相关卤代邻羟基席夫碱化合物一致的吸收带（图1）。该光谱最具特征性的特征是1614 cm?1处观察到的强吸收带，被归属于亚甲基基团的ν(C=N)伸缩振动。该值略低于咪唑伸缩振动通常报道的范围...### 结论二溴代席夫碱衍生物DiBr-POP已成功合成，并使用光谱和单晶X射线衍射技术进行了结构表征。晶体结构揭示了分子内和分子间相互作用，包括O–H···N氢键、C–H···Br接触和π···π堆积，这些相互作用共同有助于晶体稳定。Hirshfeld表面、晶体空隙和能量框架分析证实了弱非共价...### CRediT作者贡献声明**Medine KARADAG-ALPASLAN：** 写作 – 审阅与编辑、写作 – 初稿撰写、可视化、验证、调查、形式分析、数据整理、概念化。**Seda Nur AYGUN：** 写作 – 审阅与编辑、方法论、形式分析。**Emine Berrin POYRAZ：** 写作 – 审阅与编辑、可视化、方法论。**Perihan AKBAS：** 写作 – 审阅与编辑、方法论、形式分析。**Erbil AGAR：** 写作 – 审阅与编辑、监督、资源、概念化。**Necmi DEGE：** 写作### 竞争利益声明作者声明不存在已知的可能影响本文所报道工作的竞争性财务利益或个人关系。### 致谢本文中的数值计算完全/部分在TUBITAK ULAKBIM高性能和网格计算中心（TRUBA资源）完成。Medine KARADAG-ALPASLAN | Seda Nur AYGUN | Emine Berrin POYRAZ | Perihan AKBAS | Erbil AGAR | Necmi DEGE