吡rene与对甲氧基肉桂醛连接的4-羟基香豆素的合成、体外及计算机模拟生物活性研究

摘要

4-羟基香豆素是一种在药物化学和制药化学中具有显著重要性的已知药效团。人们对多功能治疗剂的追求不断激发着基于香豆素骨架的化合物的研究。4-羟基香豆素的衍生物在药物设计、合成以及其治疗潜力的研究方面一直备受研究人员关注，尤其是在对抗微生物感染和癌症方面。本研究报道了两种新型4-羟基香豆素衍生物的设计、合成、结构表征以及全面的体外和计算机模拟评估：3,3′-(芘-1-基亚甲基)双(4-羟基-2H-chromen-2-one)（PBHC）和(E)-3,3′-(3-(4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1,1-二基)双(4-羟基-2H-chromen-2-one)（MPBHC）。评估了这些衍生物的抗菌和抗癌活性，并通过HEK-293正常细胞进行了细胞毒性测试以评估其选择性。PBHC和MPBHC通过FT-IR、NMR、HRMS和UV–Vis光谱技术进行了合成和结构确认。利用密度泛函理论（DFT，B3LYP/6-311 + G(d, p)）和时依赖性DFT（TD-DFT）进行的量子化学研究准确再现了电子吸收光谱，并提供了有关电子跃迁的见解。通过分子静电势（MESP）映射、前沿分子轨道（FMO）分析以及包括ELF、LOL、ALIF、NCI-RGD和QTAIM在内的拓扑结构研究，确定了反应中心并表征了非共价相互作用网络。生物评价研究表明，PBHC对金黄色葡萄球菌表现出显著的抗菌活性，并对HepG2肝癌细胞具有选择性细胞毒性（IC₅₀ = 46.69 ± 0.021 µM），而对HEK-293正常细胞的细胞毒性IC₅₀为10.24 ± 1.2 µM。相比之下，MPBHC对HepG2细胞的细胞毒性更强（IC₅₀ = 9.407 ± 0.300 µM），而对HEK-293正常细胞的细胞毒性较低（IC₅₀ = 47.59 ± 2.5 µM），对MCF-7乳腺癌细胞的活性适中（IC₅₀ = 47.33 ± 0.19 µM），并且对金黄色葡萄球菌具有强力的抗生物膜效果（MBIC = 0.1 µg/mL）。药代动力学预测和毒性分析进一步表明其具有良好的药物候选特性和安全性（口服LD₅₀约为3000 mg/kg）。本研究表明，4-羟基香豆素衍生物的结构改变可以显著影响其药物性质和生物活性，为未来抗菌和抗癌药物的开发提供了重要方向。