噻唑类化合物在药物研发中的作用

2025-08-16

噻唑（Thiazole）

噻唑（1,3-噻唑）是一种主要的含氮和硫原子的五元杂环化合物。它可以被认为是由苯衍生而来的，其中苯环上的两个CH基团分别被氮原子和硫原子取代。

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(1) 噻唑结构骨架存在于许多药物分子和天然产物中，同时，它也是重要的有机合成中间体，通常具有良好的生物活性。含噻唑的化合物（噻唑类）已显示出抗氧化、镇痛、抗菌、抗癌、抗过敏、抗高血压等多种生物活性。

(2) 噻唑杂环母核存在于几种具有强效药理活性的分子中，例如磺胺噻唑（抗菌药物）、利托那韦（抗逆转录病毒药物）、噻唑呋林（抗肿瘤药物）和阿巴芬净（抗真菌药物）等。

(3) 噻唑类化合物常存在于多种特殊产品中，通常与苯衍生物融合，形成苯并噻唑。

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噻唑类化合物与抗菌药物研发

噻唑衍生物是评估抗原虫、抗菌、抗真菌、抗结核等生物活性的理想化合物。鉴于2-氨基噻唑化合物的医学应用潜力，研究者确定了2-氨基噻唑衍生物对碳酸酐酶I-II同工酶、乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BChE)活性的影响。在他们研究中使用的化合物中，2-氨基-4-(4-氯苯基)噻唑化合物对人胆碱酯酶I的抑制效果最佳，其抑制常数（K_i）为0.008±0.001 μM。

2-氨基-4-(4-溴苯基)噻唑化合物对hCA I、hCA II、AChE、BChE的抑制效果最好，其抑制常数（K_i）分别为0.124±0.017、0.129±0.030、0.083±0.041 μM；分子对接分析显示，化合物2-氨基-4-(5,6,7,8-四氢-2-萘基)噻唑对hCA I、hCA II、AChE、BChE的抑制效果最好，估算结合能分别为-6.75、-7.61、-7.86、-7.96 kcal/mol^[1]。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）由于其易传播、治疗困难，不仅给人类带来了致命的危害，也给畜牧业带来了严重的经济损失。目前，开发新型、高效、低毒的抗菌药物对于防治MRSA感染至关重要。一些噻唑类化合物经过适当的结构修饰后，在体内外均表现出良好的抗菌效果，可以作为抗菌药物的候选药物^[2]。

噻唑类化合物与抗癌药物研发

噻唑环是一些临床应用的抗癌药物（如达沙替尼、达拉非尼、伊沙匹隆、帕特酰胺A和埃博霉素）的重要组成部分。近年来，含噻唑的化合物已被成功开发为多种生物靶点的潜在抑制剂，包括细胞膜上的酶联受体（如酪氨酸激酶抑制剂）和细胞周期调节剂（如微管抑制剂）^[3]。

噻唑类化合物与中枢神经系统药物研发

噻唑衍生物备受关注，并被广泛用于开发各种新型中枢神经系统活性药物。噻唑类化合物已被广泛用于开发针对各种中枢神经系统靶点的多种治疗药物。组胺H3受体与多种中枢神经系统疾病的病理生理密切相关^[4]。

抑制乙酰胆碱酯酶 (AChE) 是治疗多种神经精神疾病（包括阿尔茨海默病 (AD) 和慢性自身免疫性疾病重症肌无力）的常用策略。乙酰胆碱酯酶抑制剂通过阻断乙酰胆碱酯酶 (AChE) 来促进胆碱能传递，而乙酰胆碱酯酶与乙酰胆碱的降解和缺乏有关。

多项研究表明，中枢神经系统胆碱能神经元的减少是导致痴呆和阿尔茨海默病 (AD) 等神经精神疾病患者出现行为异常和认知退化的重要原因。乙酰胆碱酯酶是一种胆碱能酶，在阿尔茨海默病 (AD) 的发病机制中起着至关重要的作用，因为它参与外周和中枢神经系统中乙酰胆碱的水解。

2021年，噻唑-4-羧酸衍生物1a和1b被发现是优异的乙酰胆碱酯酶抑制剂，其IC₅₀值分别为9.56 μM和9.92 μM。

新型噻唑烷酮衍生物40a在Wister大鼠大脑皮层中表现出显著的体外乙酰胆碱酯酶抑制效果（IC₅₀ = 10.25 μM），而另一种噻唑烷酮类似物40b在海马中表现出显著的抑制效果（IC₅₀ = 8.68 μM）。构效关系研究表明，用硝基取代噻唑烷酮骨架上的苯环（间位或对位）有利于提高乙酰胆碱酯酶的抑制效果。

Turan-Zitouni及其同事发现了新的苯并噻唑酮-噻唑杂化物50a和50b，它们被认为是很有前景的乙酰胆碱酯酶 (AChE) 抑制剂，其IC₅₀值分别为25.5 μM和38.50 μM。构效关系（SAR）研究表明，用对位硝基取代噻唑直接连接的苯环可增强AChE抑制效果^[5]。

此外噻唑化合物也具有抗结核、催眠和抗白血病等生物学活性活性。

含噻唑的化合物广泛存在于天然产物和合成来源中。许多天然和合成化合物都以噻唑为基本结构部分，并具有多种治疗活性。噻唑衍生物在有机材料、化妆品和有机合成等领域的应用也已被广泛报道。由于其应用范围广泛，含噻唑化合物的合成引起了化学家的广泛兴趣。

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化合物编号	CAS	中文名称	英文名称	分子式	分子量
00096	28989-50-6	4-(噻吩-2-基)-1,3-噻唑-2-胺	4-(thiophen-2-yl)-1,3-thiazol-2-amine	C7H6N2S2	182.2659
00708	317319-27-0	(2-(3-氟 -4-(三氟甲基)苯基) -4-甲基 -1,3-噻唑 -5-基)甲醇	(2-(3-fluoro-4-(trifluoromethyl)phenyl)-4-methyl-1,3-thiazol-5-yl)methanol	C12H9F4NOS	291.2646
00858	1189878-73-6	1-(1,3-噻唑-4-基)乙烷-1-胺盐酸盐	1-(1,3-thiazol-4-yl)ethan-1-amine hydrochloride	C5H9ClN2S	164.6564
00868	947179-42-2	N-(5-溴-4-甲基-1,3-噻唑-2-基)氨基甲酸叔丁酯	tert-butyl N-(5-bromo-4-methyl-1,3-thiazol-2-yl)carbamate	C9H13BrN2O2S	293.1807
02357	60708-92-1	4-(2,4-二氧代-1,3-噻唑烷-3-基)丁酸	4-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)butanoic acid	C7H9NO4S	203.2157
02458	216959-94-3	4-(2-氨基-1,3-噻唑-4-基)苯甲酸	4-(2-aminothiazol-4-yl)benzoic acid	C10H8N2O2S	220.2477
03037	391668-77-2	N-(5-甲酰基-1,3-噻唑-2-基)氨基甲酸叔丁酯	tert-butyl N-(5-formyl-1,3-thiazol-2-yl)carbamate	C9H12N2O3S	228.2682
03701	1030825-20-7	2-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]-5-(4-氟苯基)噻吩	2-[(5-bromo-2-methylphenyl)methyl]-5-(4-fluorophenyl)thiophene	C18H14BrFS	361.2712
03727	122957-57-7	4-(4-甲基噻唑-5-基)苄腈	4-(4-methylthiazol-5-yl)benzonitrile	C11H8N2S	200.2596
03896	189512-01-4	2-{[(叔丁氧基)羰基]氨基}-1,3-噻唑-4-羧酸乙酯	ethyl 2-{[(tert-butoxy)carbonyl]amino}-1,3-thiazole-4-carboxylate	C11H16N2O4S	272.3207
03898	83673-98-7	2-{[(叔丁氧基)羰基]氨基}-1,3-噻唑-4-羧酸	2-{[(tert-butoxy)carbonyl]amino}-1,3-thiazole-4-carboxylic acid	C9H12N2O4S	244.2676
03902	332899-75-9	5-{[(4-甲氧基苯基)甲基]氨基}-1,3-噻唑烷-2,4-二酮	5-{[(4-methoxyphenyl)methyl]amino}-1,3-thiazolidine-2,4-dione	C11H12N2O3S	252.2896
04121	34006-41-2	4-甲基-5-(甲硫基)噻唑-2-胺	4-methyl-5-(methylthio)thiazol-2-amine	C5H8N2S2	160.2604
04122		2-(甲硫基)-4,5-二氢噻唑-5-羧酸	2-(methylthio)-4,5-dihydrothiazole-5-carboxylic acid	C5H7NO2S2	177.2446
04147	944804-88-0	N-(4-溴-1,3-噻唑-2-基)氨基甲酸叔丁酯	tert-butyl N-(4-bromo-1,3-thiazol-2-yl)carbamate	C8H11BrN2O2S	279.1541
04213	348086-67-9	2-氯-4-甲基噻唑-5-磺酰胺	2-chloro-4-methylthiazole-5-sulfonamide	C4H5ClN2O2S2	212.6777
04214	187230-38-2	2-氨基-4-甲基噻唑-5-磺酰胺	2-amino-4-methylthiazole-5-sulfonamide	C4H7N3O2S2	193.2473
04293		2-甲基-5-(甲硫基)-4-硝基噻唑	2-methyl-5-(methylthio)-4-nitrothiazole	C5H6N2O2S2	190.2433
04306		2-(1-(5-溴-2-硝基苯基)哌啶-4-基)噻唑	2-(1-(5-bromo-2-nitrophenyl)piperidin-4-yl)thiazole	C14H14BrN3O2S	368.2489
04420		5-(4-乙炔基苯基)-4-甲基-1,3-噻唑	5-(4-ethynylphenyl)-4-methyl-1,3-thiazole	C12H9NS	199.2716
05047	201142-75-8	(Z)-3-(2-甲基噻唑-4-基)丙烯酸	(Z)-3-(2-methylthiazol-4-yl)acrylic acid	C7H7NO2S	169.201
04980	2521020-27-7	叔丁基 (R)-(1-(4-(4-甲基噻唑-5-基)苯基)乙基)氨基甲酸酯	tert-butyl (R)-(1-(4-(4-methylthiazol-5-yl)phenyl)ethyl)carbamate	C17H22N2O2S	318.4338
04946	NA	4-溴-N-(3-((4-甲氧基苄基)氧基)-2,6-二甲基苯基)-2-(甲基磺酰基)噻唑-5-甲酰胺	4-bromo-N-(3-((4-methoxybenzyl)oxy)-2,6-dimethylphenyl)-2-(methylsulfonyl)thiazole-5-carboxamide	C21H21BrN2O5S2	525.4358
04945	1443014-87-6	4-溴-2-(甲硫基)噻唑-5-羧酸乙酯	ethyl 4-bromo-2-(methylthio)thiazole-5-carboxylate	C7H8BrNO2S2	282.1779
05585	871673-11-9	4-(3-溴苯基)噻唑-2-甲酸乙酯	ethyl 4-(3-bromophenyl)thiazole-2-carboxylate	C12H10BrNO2S	312.1823
05477	570407-42-0	4-(4-氯噻吩-2-基)-5-(4-环己基哌嗪-1-基)噻唑-2-胺	4-(4-chlorothiophen-2-yl)-5-(4-cyclohexylpiperazin-1-yl)thiazol-2-amine	C17H23ClN4S2	382.9743
05476	570403-04-2	5,6-二氯-N-(4-(4-氯噻吩-2-基)-5-(4-环己基哌嗪-1-基)噻唑-2-基)烟酰胺	5,6-dichloro-N-(4-(4-chlorothiophen-2-yl)-5-(4-cyclohexylpiperazin-1-yl)thiazol-2-yl)nicotinamide	C23H24Cl3N5OS2	556.9586
05446	NA	4-(2-((6-甲基吡啶-2-基)氨基)噻唑-4-基)苯腈	4-(2-((6-methylpyridin-2-yl)amino)thiazol-4-yl)benzonitrile	C16H12N4S	292.3583
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参考文献：

[1] Korkmaz IN. 2-Amino thiazole derivatives as inhibitors of some metabolic enzymes: An in vitro and in silico study. Biotechnol Appl Biochem. 2023 Apr;70(2):659-669. doi: 10.1002/bab.2388. Epub 2022 Jul 27. PMID: 35857901.
[2] Liu H, Xu T, Xue Z, Huang M, Wang T, Zhang M, Yang R, Guo Y. Current Development of Thiazole-Containing Compounds as Potential Antibacterials against Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus. ACS Infect Dis. 2024 Feb 9;10(2):350-370. doi: 10.1021/acsinfecdis.3c00647. Epub 2024 Jan 17. PMID: 38232301.
[3] Sharma PC, Bansal KK, Sharma A, Sharma D, Deep A. Thiazole-containing compounds as therapeutic targets for cancer therapy. Eur J Med Chem. 2020 Feb 15;188:112016. doi: 10.1016/j.ejmech.2019.112016. Epub 2019 Dec 28. PMID: 31926469.
[4]Agarwal S, Kalal P, Gandhi D, Prajapat P. Thiazole Containing Heterocycles with CNS Activity. Curr Drug Discov Technol. 2018;15(3):178-195. doi: 10.2174/1570163814666170724170152. PMID: 28745208.
[5] Dawood DH, Anwar MM. Recent advances in the therapeutic insights of thiazole scaffolds as acetylcholinesterase inhibitors. Eur J Med Chem. 2025 Apr 5;287:117331. doi: 10.1016/j.ejmech.2025.117331. Epub 2025 Jan 30. PMID: 39938408.

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