新型杂合1,4-萘醌-内过氧化物抗疟先导化合物：合成、立体异构体分离及生物学评价

引言

1,4-naphthoquinone-endoperoxide

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疟疾病例数在COVID-19大流行期间出现反弹，且对青蒿素联合疗法耐药的恶性疟原虫新菌株不断出现，亟需新治疗药物。将现有药效团杂合是加速抗疟药物开发的有前景策略。青蒿素通过其内过氧化物药效团产生活性氧并抑制血红素结晶；阿托伐醌通过抑制线粒体膜电位发挥治疗和预防作用。尽管两者机制不同且具有潜在协同效应，文献中尚未见内过氧化物与萘醌杂合体的报道。有研究设计了新型杂合分子，通过哌嗪连接臂将阿托伐醌（萘醌）和青蒿素（内过氧化物）药效团共价连接，并系统分离了立体异构体进行生物学评价。

进展

1,4-naphthoquinone-endoperoxide

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化学合成

图1. 起始原料烯烃的化学结构，衍生得到化合物12–16（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

Scheme 1. 偶联化合物12–16的多步合成路线（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

Scheme 2. 基于Mn(III)的有氧氧化生成内过氧化物衍生物2–6的拟议机理（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

杂合分子12–16采用汇聚式多步策略合成（Scheme 1）。第一步为Mn(acac)₃介导的氧化自由基过氧环化反应，通过形式[2+2+2]环加成构建1,2-二氧六环-3-醇骨架（Scheme 2）。以冰乙酸为溶剂，Mn(acac)₃可被原位再生。随后经CSA催化的甲醇缩酮化将C3-羟基转化为甲氧基（7–11），再经苄基三甲基铵二氯碘酸盐氯化，最后与哌嗪取代的萘醌1偶联，得到目标杂合分子12–16（收率44–83%）。

表1. Mn(acac)₃辅助氧化环化、CSA甲氧基化和偶联反应的产率（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

表1汇总了各步骤收率。过氧环化收率从10%到82%不等，取决于烯烃结构；偶联反应收率44–83%。

立体选择性及异构体分离

图2. 化合物A[16]和B[20]的结构，为基于Mn(III)有氧氧化合成的1,2-二氧六环。右侧为化合物10的分离结晶立体异构体10f1。（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

表2. 通过NMR和/或手性HPLC分析证实的立体异构体数量（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

图3. 化合物10f1的ORTEP图（热椭球以50%概率水平绘制）（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

与文献报道的严格3,4-cis选择性不同，本工作观察到更多异构体的生成，包括3,4-trans构型（如10f1，图2、3）。对于对称活性亚甲基化合物（如acac），过氧环化可同时产生cis和trans构型。手性HPLC分析确认了异构体分布（表2）：化合物2和6各获4种异构体（理论最大值），化合物3和5各获6种（理论8种），化合物4获8种（理论最大值）。

通过制备型手性HPLC从12和13中分离出所有单一立体异构体（12s1–s4和13s1–s6）。对于14–16，通过迭代柱色谱获得非对映体富集馏分（14f1, 15f1–f2, 16f1–f2）。通过NOESY谱图解析了13各对异构体的相对构型。

生物学评价

表3. 偶联化合物12–16的体外评价（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

抗疟活性：对20个样品测试了对恶性疟原虫W2株（耐氯喹等）的IC₅₀值（表3）。15个样品活性优于氯喹（IC₅₀=0.89 μM）。混合物12（IC₅₀=0.489 μM）和异构体13s2（IC₅₀=0.497 μM）活性最佳。在细胞毒性方面，12s2、12、12s1和16f1亚微摩尔活性且选择性指数最高（SI>175）。对K1株（耐氯喹、乙胺嘧啶、磺胺多辛）的测试显示活性指数（AI=IC₅₀ K1/W2）均值为1.51±0.53，与青蒿素（1.20）相近，表明活性不依赖于特定耐药机制。

构效关系（表4）：

表4. 关键构效关系参数及活性变化总结（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

杂合化：共价连接（化合物13）相较于游离药效团混合物（1+8）活性提高12.3倍，选择性提高8–16倍。

立体化学：12s2与12s4相比，活性差异3.2倍，选择性差异7–8.6倍，与取代基修饰的影响相当甚至更大。

取代基：C6位苯基12比甲基13细胞毒性更低；对氯苯基14可部分恢复亲脂性；脂肪族取代16细胞毒性最高。

表5. 对恶性疟原虫W2和K1株的活性比较（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

表6. 中间体的体外评价（图源：Eur. J. Med. Chem., 2026, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2026.118926）

中间体活性（表6）：所有中间体（1–3, 7–8）及游离混合物（1+8）均无显著抗疟活性（IC₅₀>6 μM），证明共价杂合对活性至关重要。

ADME预测：杂合分子理化性质平衡，克服了青蒿素（代谢快，t½<90 min）和阿托伐醌（cLog P>4，溶解度差）的各自局限。化合物16无Lipinski violations，是最有前景的口服候选化合物。

展望

1,4-naphthoquinone-endoperoxide

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这里利用Mn(acac)₃合成了内过氧化物前体，经多步反应及哌嗪连接臂偶联获得了5个原创结构的萘醌-内过氧化物杂合分子（12–16），并通过色谱纯化得到20个异构体或异构体混合物。

生物学评价显示，15个化合物对多重耐药恶性疟原虫W2株的活性优于氯喹（IC₅₀=0.489–2.293 μM）。杂合化策略的必要性通过游离药效团混合物无活性得到证实。立体异构体分离被证明是重要的优化手段，其影响程度与取代基修饰相当。

现验证了萘醌-内过氧化物杂合设计作为开发新型抗疟药物的有前景策略，其中化合物12、12s2、16f1等具有亚微摩尔活性和高选择性，值得进一步体内研究。尽管活性与青蒿素仍有较大差距，但其克服了青蒿素和阿托伐醌各自的药代动力学局限，为口服抗疟先导化合物开发提供了新方向。

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