N-酰基硫脲修饰的苯并噻唑与Ru(II)芳烃配合物：合成、表征、抗增殖活性、分子对接及ADMET分析研究

西尔维奥·雅科佩克（Silvio Jakopec）|拉贾拉姆·阿比拉米（Rajaram Abhirami）|桑杰夫·库马尔·辛格（Sanjeev Kumar Singh）|桑德拉·克拉列维奇·帕韦利奇（Sandra Kraljević Pavelić）|克雷希米尔·帕韦利奇（Krešimir Pavelić）|米雷拉·塞迪奇（Mirela Sedić）|贝里斯拉夫·佩里奇（Berislav Perić）|斯雷奇科·I·基林（Srećko I. Kirin）|西尔瓦娜·赖奇-马利奇（Silvana Raić-Malić）

克罗地亚萨格勒布大学化学工程与技术学院

摘要

合成了一系列新型的2-苯基苯并噻唑衍生的酰基硫脲（AcTU）配体及其Ru(II)半夹心复合物，并通过¹H和¹³C核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、元素分析和单晶X射线衍射对其进行了全面表征。确定了[dichloro(p-cymene)ruthenium(II)复合物4g_Ru、5e_Ru和5f_Ru的晶体结构，这些复合物采用“钢琴凳”几何构型，其中η⁶-芳烃配体作为中心，AcTU和两个氯离子作为伪八面体晶体场中的三个“腿”。这些化合物被用于评估其对肺（H460）、结直肠（SW620）、肝细胞（HepG2）和乳腺（MCF-7）癌细胞系以及非肿瘤性HEK293细胞的影响，并与基于铂的化疗药物顺铂（cisplatin）进行了比较。4-氟苯甲酰基取代的配体5c及其Ru(II)复合物4c_Ru和5c_Ru表现出最高的效力和选择性，尤其是在MCF-7细胞中，其抗增殖活性优于顺铂，同时对正常HEK293T细胞的毒性较低。分子对接和结合自由能计算研究表明4c和5c可能靶向STAT3的SH2结构域，其中4c具有更强的结合稳定性，而5c提供更广泛的相互作用网络，表明其在选择性方面具有潜在优势。计算机模拟的ADMET预测证实这些配体具有良好的药物特性，而Ru(II)复合物由于体积较大和亲脂性增加，其生物利用度较低。总体而言，结果表明4-氟苯甲酰基取代的配体5c是最有前景的候选者，在乳腺癌细胞中的选择性和有效性优于顺铂，同时对正常细胞的毒性较低，具有良好的药物特性和较低的急性毒性风险，因此被认为是一种潜在的新型抗癌剂。

引言

由于顺铂及其类似物的临床成功，人们对新型金属基抗癌药物的探索不断推进[1]、[2]。含金属的细胞抑制剂因能够克服基于铂的药物的局限性（如高毒性、化疗耐药性、低DNA靶向选择性和较差的生物利用度[3]、[4]而受到广泛关注。在这种情况下，钌(II)复合物因其有利的配体交换动力学和结构多样性[5]、[6]而成为有希望的候选者。八面体Ru(II)复合物BOLD-100正在一项临床试验中与FOLFOX化疗联合用于治疗晚期胃肠道癌症[7]。半夹心Ru(II)芳烃复合物特别值得关注，因为其模块化结构允许通过配体设计精细调节物理化学和生物性质[8]。与四环肟衍生物形成的芳烃-钌(II)复合物相比，六甲基苯复合物对人类乳腺癌细胞系的细胞毒性更强，这可能是由于其更高的亲脂性有助于有效穿过细胞膜[9]。含有1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇和o-卡硼烷二硫醇配体的钌复合物为催化应用提供了新的视角，特别是在涉及选择性B–H活化的过程中[10]。在各种配体类别中，酰基硫脲（AcTU）衍生物因其多个配位位点（S、O、N）和可调的电子性质[11]、[12]而成为一个多功能平台。它们既可以作为单齿配体也可以作为双齿配体，从而形成具有不同反应性的多种Ru(II)复合物[13]。

与S单齿配位的酰基硫脲呋喃衍生物形成的Ru(II)复合物（Ia、b）（图1）对神经母细胞瘤细胞系表现出显著的活性，并且毒性较低[14]。这些复合物在水溶液中会发生水解，产生活性氧（ROS）、谷胱甘肽氧化和线粒体功能障碍。Ru(II)复合物II表现出亚微摩尔的抗增殖活性，伴随caspase-3激活、ROS诱导和MMP减少[15]。Ru(II)苯复合物III对人类肺癌（A549）显示出活性，并能够克服顺铂的耐药性[16]，而不同配位模式的复合物IV和V的活性高于顺铂[17]。复合物VI对乳腺癌细胞表现出高抗增殖活性和选择性，可作为DNA小沟结合剂并诱导细胞凋亡[18]。

同时，苯并噻唑衍生物在药物化学中被认为是有价值的骨架[19]、[20]，特别是在设计针对多种细胞途径的抗癌剂方面，包括激酶抑制和干扰DNA相关过程[19]、[20]、[21]。特别是2-(4-氨基苯基)苯并噻唑衍生物作为芳烃烃受体激动剂，可诱导CYP1A1活性并产生导致DNA损伤和细胞凋亡的活性物质[22]。AcTU功能化的苯并噻唑也显示出有希望的活性；例如，化合物VII（图2）可诱导DNA单链断裂并抑制HeLa和MCF7细胞的增殖[23]。此外，含有1,2,3-三唑连接基团的苯并噻唑衍生物VIIIa、b对HeLa细胞表现出显著的细胞毒性[24]、[25]，通过靶向CDK9/cyclin T1[25]。此外，Ru(II)复合物IX对胰腺癌细胞的选择性优于临床使用的药物[26]。

基于苯并噻唑的衍生物作为信号转导因子和转录激活因子3（STAT3）抑制剂在癌症治疗中成为新的骨架[27]、[28]。STAT3作为癌症治疗中的有希望的药理学靶点，因为它在驱动肿瘤发生、转移和治疗耐药性方面起着重要作用。尽管在临床前研究中鉴定出了许多不同的STAT3抑制剂，但尚未有直接针对STAT3蛋白的药物获得FDA的临床使用批准。少数直接针对STAT3的抑制剂候选者进入了临床试验，主要面临高淘汰率和毒性及选择性问题以及药代动力学不佳的问题[29]。从这个角度来看，苯并噻唑骨架作为直接针对STAT3信号通路的新药具有潜力。

本文报道了2-苯基苯并噻唑衍生的AcTU配体及其Ru(II)半夹心复合物的设计、合成和表征（图2）。通过对酰胺部分和苯并噻唑取代基进行结构修饰，研究了取代模式对生物活性的影响。评估了这些化合物的抗增殖效果，并进行了全面的计算机模拟分析，以研究选定候选物与STAT3的结合亲和力以及它们的药代动力学和毒理学特性。

章节摘录

合成和光谱表征

通过一锅法从芳酰氯（1a–1i）制备了< />-酰基硫脲衍生物。选择了多种取代的杂芳香酰氯以及未取代和6-甲基化的杂环胺来合成目标化合物，以确定酰胺取代基对配体和金属复合物活性的影响。第一步是通过芳酰氯（1a–1i）和硫氰酸钾的反应生成酰异氰酸酯。

一般说明

所有反应均在普通玻璃器皿中进行，所用化学品均为商业供应商提供的未经进一步纯化的产品。所有反应的进展通过硅胶60F-254板（Merck，德国达姆施塔特）上的薄层色谱（TLC）进行监测，并在紫外光（254 nm）下观察斑点。¹H和¹³C核磁共振光谱在DMSO‑d₆和CDCl₃溶剂中、298 K温度下使用Bruker 300或600 MHz核磁共振仪（Bruker Biospin，德国莱茵施泰滕）记录。

结论

在本研究中，我们描述了2-苯基苯并噻唑衍生的酰基硫脲（AcTU）配体及其Ru(II)半夹心复合物的合成和生物学评估。通过改变酰胺部分和苯并噻唑的取代基，研究了取代模式对生物活性的影响。我们的研究表明，N-酰基硫脲取代的苯并噻唑配体及其Ru(II)复合物具有强效和选择性的抗癌作用

CRediT作者贡献声明

西尔维奥·雅科佩克（Silvio Jakopec）：撰写——初稿、验证、方法学、研究。拉贾拉姆·阿比拉米（Rajaram Abhirami）：方法学、形式分析。桑杰夫·库马尔·辛格（Sanjeev Kumar Singh）：撰写——初稿、方法学、形式分析。桑德拉·克拉列维奇·帕韦利奇（Sandra Kraljević Pavelić）：撰写——初稿、方法学、形式分析。克雷希米尔·帕韦利奇（Krešimir Pavelić）：撰写——初稿、方法学、形式分析。米雷拉·塞迪奇（Mirela Sedić）：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法学。贝里斯拉夫·佩里奇（Berislav Perić）：方法学、形式分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

克罗地亚科学基金会在项目HRZZ-IP-2022-10-9420下的财政支持。作者感谢Alagappa大学提供的研究设施。SKS感谢DBT生物信息中心（BIC）[编号BT/PR40154/BTIS/137/34/2021]、DBT国家网络项目（NNP）[编号BT/PR40156/BTIS/137/54/2023]以及泰米尔纳德邦高等教育部（TANSCHE）（项目编号：117/2021）的支持。RA感谢印度理事会

西尔瓦娜·赖奇-马利奇（Silvana Raić-Malić）博士是萨格勒布大学化学工程与技术学院（FCET）的终身正教授。她于2004年成为助理教授，2007年成为副教授，2012年成为副教授，2017年成为终身正教授。她在瑞士Villigen的Paul Scherrer研究所和苏黎世ETH大学完成了博士后研究。她的研究重点是