1,2,4-三氮唑在药物研发领域的应用进展

概要

1,2,4-三氮唑是一种吡唑4位碳原子被氮原子取代衍生而成的稳定唑类化合物，常以两种互变异构形式存在，其中1H-1,2,4-三氮唑（1a）比4H-1,2,4-三氮唑（1b）更稳定（图1）。1,2,4-三氮唑因其偶极作用、氢键形成能力、刚性和溶解性等性质，可以与生物受体产生高亲和力，成为重要的药效基团。除此之外，1,2,4-三氮唑还可作为酰胺、酯和羧酸的生物电子等排体。因此，1,2,4-三氮唑是一种药物研发领域的优势骨架，常见于各类临床药物，包括抗癌药、抗病毒药、抗惊厥药、抗真菌药、抗焦虑药、催眠药、骨骼肌松弛药、抗偏头痛药、抗血小板药、抗抑郁药和芳香酶抑制剂等。

图1. 1,2,4-三氮唑的互变异构[1]

1,2,4-三氮唑衍生物的生物活性

1. 抗癌

抗癌化疗药物可发挥多种作用机制，如酶抑制剂、微管蛋白调节剂、血管生成抑制剂、转录调节剂和基因调节剂等。许多具有1,2,4-三氮唑骨架的分子作为有前景的抗癌药物得到广泛报道。Liu等人合成了一系列1,2,4-三唑酮化合物，并研究了其细胞毒性。其中化合物2（图2）对VEGFR-2（血管内皮生长因子受体-2）激酶具有中等的选择性（306.03倍），对HT-29（人结肠癌贴壁细胞）、H460（人大细胞肺癌细胞）、A549（人肺癌贴壁细胞）和MKN-45（人胃癌细胞）有显著的细胞毒性，IC50值分别为0.08、0.14、0.11和0.031 mM。同时，构效关系研究表明，端苯环上引入吸电子基团能有效增强化合物的抗肿瘤活性。

图2. 1,2,4-三氮唑衍生物作为VEGFR-2激酶抑制剂[1]

Alswah等人设计并合成了带有三氮唑并喹喔啉的新型查耳酮衍生物。这些衍生物对EGFR（表皮生长因子受体）激酶和微管蛋白聚合有双重抑制活性。其中化合物3a（图3）对MCF-7（人乳腺癌细胞）、HCT-116（人结肠癌细胞）和HepG2（人肝癌细胞）细胞系的抑制效果，IC50值分别为1.65、3.61和8.58 mM。分子对接研究表明，化合物3a可与微管蛋白的秋水仙碱结合位点产生多种相互作用。化合物3b（图3）具有高效的微管蛋白聚合抑制活性（IC50 = 0.15 mM）。分子对接研究表明，化合物3b中的N-甲基酰胺基能与Leu248形成疏水作用，从而抑制微管蛋白活性。

图3. 1,2,4-三氮唑衍生物作为微管蛋白调节剂[1]

2. 抗惊厥

Deng等人报道了几种三氮唑并[1,5-a]-二氢嘧啶-5(4H)-酮化合物的合成，这些化合物具有抗惊厥的作用。化合物4a（图4）在电击试验（MES）中表现出活性，其ED50值为19.7 mg/kg，PI（保护指数）值为34.8。其通过抑制电压门控离子通道和调节γ-氨基丁酸能神经元活性来抑制多种化学诱发的癫痫发作。Wang等人合成了一系列三氮唑嘌呤化合物，并在小鼠中使用MES和scPTZ（皮下注射戊四唑试验）模型对其抗惊厥活性进行了评估。其中，化合物4b（图4）活性最高，其ED50为23.4 mg/kg，PI值 > 25.6。此外，4b表现出显著的抗MES诱导癫痫的口服活性（ED50：39.4 mg/kg）。

图4. 1,2,4-三氮唑衍生物作为抗惊厥药物[1]

3. 抗病毒

Goma’a等人以2-（3-巯基-5-氨基-1H-1,2,4-三唑）乙酸乙酯为原料，设计并合成了几种1,2,4-三氮唑衍生物。在所研究的化合物中，5a（图5）在源于非洲绿猴肾细胞上的单纯疱疹病毒1型（HSV-1）活性测试中表现，80 mM的剂量下可将病毒斑减少50%。分子对接研究表明，化合物5a主要通过形成许多氢键与HSV-1胸苷激酶的活性位点作用。EI-Zahabi等人制备了9种喹喔啉衍生物并评估了这些化合物对丙型肝炎病毒（HCV）、乙型肝炎病毒（HBV）、HSV-1和人类巨细胞病毒（HCMV）的抗病毒活性。体外筛选结果表明，5b（图5）对HCMV具有较强的抑制活性，其IC50 < 0.05 mM。

图5. 1,2,4-三氮唑衍生物作为抗病毒药物[1]

4. 镇痛和抗炎

Liu等人合成了一系列三氮唑并[3,4-a]酞嗪-3-甲酰胺衍生物，可作为NF-kB激活抑制剂作用于肿瘤坏死因子（TNF-a）。其中化合物6a（图6）表现出显著的抗炎活性，以50 mg/kg剂量进行腹腔注射，对二甲苯引起的耳水肿抑制率为58.19%。几种噻唑并[3,2-b]-1,2,4-三氮唑衍生物表现出显著的镇痛和抗炎活性，且胃风险低。其中化合物6b（图6）是最具选择性的COX-2抑制剂，IC50 = 20.5 mM、SI > 4.87。

图6. 1,2,4-三氮唑衍生物作为镇痛和抗炎药物[1]

参考文献

[1] European Journal of Medicinal Chemistry, 2020,205, 112652-112697.