仿天然Lepidine型1,3-二苄基-2-CF3S-咪唑鎓盐的设计合成及其抗肿瘤活性研究

　　为解决天然Lepidine生物碱抗肿瘤活性不足的问题，研究人员开展了2-三氟甲硫基功能化咪唑鎓盐的合成研究。通过四步法成功构建了9种对称/非对称结构的新型化合物，细胞实验表明其对HeLa、A549等癌细胞系展现出纳摩尔级强效杀伤作用（CC50最低达0.01μM），显著优于天然先导化合物，为抗肿瘤药物研发提供了新策略。

　　

在天然产物药物发现领域，从传统药用植物中挖掘先导化合物始终是重要研究方向。南美传统植物玛卡（Maca）根部分离得到的Lepidine系列生物碱（Lepidine A-G），特别是1,3-二苄基-4,5-二甲基咪唑鎓氯化物（Lepidine A），虽展现出一定抗肿瘤潜力，但其细胞毒性水平（IC₅₀>60μM）距临床应用仍有较大差距。前期研究表明，通过金属配位（如银、金配合物）或苯环氟化修饰可提升活性，但如何系统性地增强脂溶性、膜渗透性及代谢稳定性仍是关键科学问题。

三氟甲硫基（SCF₃）作为超高亲脂性基团（Hansch参数达1.44），其引入能显著改善化合物生物利用度。然而，2位三氟甲硫基功能化咪唑鎓盐的合成方法极其有限（2016-2023年间仅两篇报道），且其抗肿瘤活性尚未系统评价。为此，波兰罗兹大学团队在《Biomedicine 》发表研究，首次报道了以天然Lepidine为灵感来源的2-CF₃S-咪唑鎓盐的高效合成与抗肿瘤机制探索。

研究采用四步法合成策略：首先通过二乙酰单肟与甲醛亚胺三聚体缩合构建咪唑N-氧化物；随后经一锅法硫转移/亲电三氟甲基化反应实现2-SCF₃功能化；再通过N-烷基化引入苄基侧链；最后经阴离子交换获得稳定六氟磷酸盐。关键创新在于避免使用金属试剂（如AgSCF₃），采用Togni试剂实现温和高效的三氟甲基化。

研究结果部分显示：

2. Results and discussion

通过对比三种合成路线（NHC羧基三氟甲硫化、咪唑-2-硫酮亲电三氟甲基化、预功能化咪唑N-烷基化），最终确定路线iii为最优方案，咪唑6a与苄溴在乙腈回流条件下以>98%转化率得到4a[Br]，经NH₄PF₆离子交换获得结晶性六氟磷酸盐（总收率91%）。微波辅助虽缩短时间但收率降低（71%）。成功合成9种目标化合物（4a-4i），核磁共振（NMR）与高分辨质谱（HRMS）证实结构，例如4a中SCF₃基团的¹³C NMR特征信号（δ=126.3, ¹J_C-F=316.6Hz）及PF₆^-阴离子的¹⁹F NMR双峰（δ=-73.9, J_P-F=712.3Hz）。

Cytotoxicity assay

MTT法测试显示：所有2-CF₃S-咪唑鎓盐（4a-4i）均表现出显著增强的细胞毒性，尤其对癌细胞系A549（肺腺癌）和HeLa（宫颈癌）活性最强（CC₅₀低至0.01μM）。对比先导化合物Lepidine A（CC₅₀>60μM）及前期氟苄基类似物3a（HeLa CC₅₀=0.08μM），4a、4h、4i对HeLa的活性提升达8000倍以上。结构-活性关系（SAR）表明：对称二苄基衍生物4a活性最强（对所有癌细胞系CC₅₀<10.1μM）；非对称结构中，含3-OCF₃/3-F/3-OCH₃取代基的4h、4i、4g对A549/HeLa具有纳摩尔级活性；而三氟甲基修饰的4c对HepG2/A549表现出优选选择性（癌细胞CC₅₀=2.8-5.0μM vs 正常细胞MRC-5/Vero CC₅₀=24-28μM）。值得注意的是，中性前体咪唑6a-6e对正常细胞（尤其Vero、NCTC clone 929）毒性反而更高，提示咪唑鎓阳离子化对癌细胞选择性至关重要。

研究结论强调：通过理性设计将SCF₃基团引入咪唑鎓盐C(2)位，首次实现了对天然Lepidine生物碱抗肿瘤活性的数量级提升。该工作不仅开发了无金属参与的三氟甲硫功能化新策略，更揭示了2-SCF₃修饰与N-苄基氟化协同增强抗肿瘤效能的机制，为克服多药耐药性、开发新型离子型抗肿瘤药物提供了创新分子平台。后续研究可聚焦于体内药效评价、作用机制（如ROS诱导、膜通透性调控）及金属配合物衍生化，进一步推动该类化合物向临床转化。