苯并三唑类化合物的活性研究

苯并三唑类化合物在药物化学、有机合成和材料科学中具有广泛应用，是许多药物候选物和功能材料的重要结构单元。该类化合物表现出抗真菌、抗菌、抗增殖、抗癌及抗糖尿病等多种生物学活性，其中三唑环上的氮原子能够与靶点形成氢键，从而增强结合能力。近年来，大量具有活性的苯并三唑衍生物被合成，并证实可与多种酶类靶点结合，发挥相应的药理作用。

苯并三唑类化合物的抗癌活性

咪唑是一类重要的含氮杂环结构，在新型抗癌分子的设计中具有重要应用。由于咪唑环具有富电子特性和独特的构象，它能够与多种生物学靶点（如酶和蛋白质）结合。相关研究显示，部分苯并三唑类化合物也表现出抗癌活性。进一步的分子设计发现，将2,4,5-三芳基咪唑骨架与苯并三唑进行连接能够提升抗癌效果，这一结果表明2,4,5-三芳基咪唑是具有潜力的抗癌药效团。此外，苯并三唑结构中多氮三唑环能够参与氢键作用，有助于增强其与靶蛋白的结合能力。

研究人员合成了一系列由2,4,5-三苯基咪唑（典型三芳基咪唑）连接的苯并三唑衍生物（15a–j），并以阿霉素作为阳性对照，评价其在乳腺癌细胞系 MDA-MB-231 和 MCF-7 中的细胞毒性。所有化合物均通过¹H NMR、¹³C NMR 和 TOF-MS（ES⁺）确认结构。评价结果显示，化合物 15a–j 均具有一定程度的抗癌活性，IC₅₀ 范围为 29–351 μM，其中化合物 15f 活性最强，其 IC₅₀ 为 29 ± 3.2 μM。

进一步的细胞周期与凋亡实验表明，化合物 15f 可诱导细胞在 G1 和 Sub-G1 期积累，并以剂量依赖方式促进细胞凋亡。机制研究显示，15f 能下调 survivin 的表达，同时上调 cleaved PARP、cleaved caspase-3 及 cleaved caspase-9 的水平。此外，分子对接和分子动力学模拟表明，15f 可与 EGFR 蛋白（PDB ID: 4HJO）中的 Thr830 残基形成氢键，且与 EGFR 具有较好的结合亲和力。100 ns 的分子动力学模拟进一步证实了该复合物的稳定性。

总体来看，化合物 15f 在乳腺癌细胞模型中展现出较强的抗癌潜力，但仍需进一步的结构优化与深入研究，以获得活性更优的候选分子[1]。

苯并三唑类化合物的抗菌活性

半胱氨酸生物合成途径为细菌所独有，而人类缺乏该代谢路径，因此该途径中的多种关键酶可作为潜在的抗菌靶点。半胱氨酸在细菌体内参与维持氧化还原稳态，其代谢过程与活性氧相关物质的产生密切相关。当该代谢平衡受到干扰时，会显著影响细菌的适应性及其对抗生素的敏感性。

研究者构建了一个以苯并三唑为核心的衍生物库，这些化合物靶向 O-乙酰丝氨酸巯基酶（OASS），即多数致病菌中负责催化半胱氨酸合成的关键酶。苯并三唑类化合物可作为 OASS 的替代底物，进而竞争性抑制半胱氨酸的生成。

在对三种临床相关革兰氏阴性菌的活性评估中，研究者进一步在体外验证了其中三个最具潜力化合物的作用机制。结果显示，这些分子与已获批准的抗生素联合使用时呈现协同效应。虽然仍需进一步结构优化，但这些化合物有望作为抗生素的辅助药物，用以增强疗效并延缓耐药性的产生[2]。

苯并三唑类化合物的抗糖尿病活性

近年来，基于 1,2,3-苯并三唑结构的新型席夫碱衍生物在 α-葡萄糖苷酶抑制研究中受到关注。已有研究合成了多个此类衍生物（1–18），并通过多种光谱技术对其结构进行了表征。活性评价结果显示，这些化合物整体具有较强的 α-葡萄糖苷酶抑制能力，其中在苯环对位引入羟基的化合物 13 表现出最高活性，其 IC₅₀ 为 2.20 ± 0.30 μM。此外，化合物 3、8、9、10、11、12、14 和 16 的抑制活性亦优于对照药物阿卡波糖。

基于上述活性差异，相关研究建立了构效关系（SAR）模型，指出苯环取代基的性质、数量与空间位置是影响抑制活性的主要因素。分子对接研究进一步揭示了高活性化合物与 α-葡萄糖苷酶活性位点之间的关键相互作用，为理解其作用机制提供了结构基础。

总体来看，苯并三唑类席夫碱衍生物展现出较高的 α-葡萄糖苷酶抑制潜力，其活性普遍优于已报道的同类骨架化合物。构效关系分析与分子对接结果表明，该类分子具有良好的结构可优化性，可为抗糖尿病小分子抑制剂的后续开发提供重要参考[3]。

也有研究者合成了一系列基于苯并三唑的硫脲类似物（1–13），并通过 ¹H NMR、¹³C NMR 和 HREI-MS 等技术对其结构进行了表征，同时评估了其对 α-葡萄糖苷酶和脲酶的抑制活性。结果显示，这些化合物对 α-葡萄糖苷酶的 IC₅₀ 范围为 2.30 ± 0.10 至 19.40 ± 0.20 µM（对照药物阿卡波糖的 IC₅₀ 为 12.30 ± 1.10 µM），对脲酶的 IC₅₀ 范围为 8.50 ± 0.30 至 27.60 ± 0.40 µM（对照硫脲的 IC₅₀ 为 19.20 ± 0.21 µM）。

在两类酶的抑制中，类似物 12 对 α-葡萄糖苷酶的活性最强（IC₅₀ = 2.30 ± 0.10 µM），而类似物 7 对脲酶表现出最高活性（IC₅₀ = 8.50 ± 0.30 µM）。相较之下，类似物 13 在两种酶体系中的抑制能力均最低。

为进一步阐明高活性化合物的作用机制，研究者进行了分子对接分析，验证了其与酶活性位点之间的关键相互作用。此外，所有化合物均在 3T3 小鼠成纤维细胞系上进行了细胞毒性评估，结果表明均无明显毒性[4]。

综合已有研究可以看出，苯并三唑类化合物作为重要的药物先导结构，在酶抑制、抗菌等领域均展现出优异的活性表现。不同取代方式不仅影响其对靶酶的选择性，还能够显著提升抑制效率，为新药研发提供了丰富的结构优化方向。

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参考文献

[1] Kumar, Arun et al. “Design and Synthesis of 2-substituted phenyl-4,5-diphenyl imidazole linked benzotriazoles: Anti-breast cancer activity, cell cycle analysis, apoptosis assay, and in silico studies.” Journal of Molecular Structure (2025).
[2] Bova, Stefania et al. “Benzotriazole derivatives as alternate O-acetylserine sulfhydrylase substrates to impair cysteine biosynthesis in gram-negative bacteria” iScience, Volume 28, Issue 11, 113818
[3] Shawkat Hayat et al.” Synthesis, structural characterization, in vitro biological evaluation and in silico molecular docking of some new 1,2,3-Benzotriazole-based Schiff base derivatives“
[4] Qurat ul AinNew et al.” 1,2,3-Benzotriazole-based thiourea analogues: Synthesis, alpha-glucosidase, urease activities and molecular docking study”