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噻唑又稱1，3-硫氮雜茂，通常指1，3-噻唑，是一種含硫、氮的五員雜環(huán)化合物。具有弱堿性，有著似吡啶氣味的無色液體，具有芳香性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生親電取代反應(yīng)，也不易發(fā)生硝化、碘化及還原等反應(yīng)。磺胺類藥物中的磺胺噻唑(ST)就是含有噻唑環(huán)的藥物，青霉素分子中含有噻唑烷。噻唑環(huán)是一類重要的五元芳香雜環(huán)，含有氮和硫雜原子，具有豐富的電子，易形成氫鍵、與金屬離子配位以及堆積、靜電和疏水作用等多種非共價鍵相互作用，這種結(jié)構(gòu)賦予了噻唑類化合物許多特殊的性能，在眾多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用，引起眾多工作者的極大關(guān)注，相關(guān)研究工作包括其合成方法日趨增多。
尤其是隨著一系列噻唑類化合物成功用于臨床和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，噻唑類化合物的研發(fā)成為近些年來研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。在醫(yī)藥領(lǐng)域，噻唑類化合物可與生物體內(nèi)多種酶和受體等靶點(diǎn)結(jié)合從而表現(xiàn)出多種生物活性，幾乎涵蓋了整個醫(yī)藥領(lǐng)域，且已經(jīng)有眾多噻唑類化合物用于臨床，如抗生素藥物頭孢克肟(Cefixime)、抗癌藥物達(dá)沙替(Dasatinib)、抗寄生蟲藥物硝唑尼特(Nitazoxanide)、消炎藥物美洛昔康(Meloxicam)等均臨床首選的一線藥物； 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，噻唑類農(nóng)藥研發(fā)異常活躍，已有大量噻唑類農(nóng)藥如噻菌靈(Thiabendazole)、噻蟲嗪(Thiamethoxam)、噻唑禾草靈(Fenthiaprop)等用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
為確保農(nóng)作物豐收和農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展發(fā)揮著重要作用； 在材料領(lǐng)域，噻唑類化合物作為新型材料已在染料、抗腐蝕材料、非線性光學(xué)材料、導(dǎo)電材料以及場效應(yīng)晶體管等多個領(lǐng)域顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?在生命科學(xué)領(lǐng)域，噻唑類生物染色劑(Biological stain)有著廣泛的應(yīng)用前景，如噻唑黃(Titan Yellow)等作為核酸染色劑具有親和力強(qiáng)、熒光系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，為跟蹤檢測DNA和RNA 的生理活動等研究提供了方便；在超分子化學(xué)領(lǐng)域，噻唑類人工受體在超分子識別與超分子藥物的形成中發(fā)揮著越來越重要的作用。
噻唑能與溴、發(fā)煙硫酸、冰醋酸等發(fā)生親電取代反應(yīng)：
噻唑本身無直接用途，但其衍生物廣泛用以制藥品(磺胺噻唑)、橡膠制品(橡膠硫化促進(jìn)劑M及促進(jìn)劑Z) 及耐高溫合成高分子材料(聚苯并噻唑)。
噻唑類化合物作為藥物顯示出巨大的開發(fā)價值，至今已有眾多噻唑類藥物用于臨床治療多種疾病，為保障人類健康發(fā)揮著重要作用。噻唑類化合物相關(guān)醫(yī)藥研究工作眾多，較為活躍，在抗細(xì)菌、抗真菌、抗結(jié)核、抗癌、抗病毒、消炎鎮(zhèn)痛、降血糖、抗癲癇、抗寄生蟲和抗氧化等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
1）抗細(xì)菌類：噻唑化合物抗細(xì)菌藥物是臨床上使用最廣泛的抗感染藥物之一，已有大量的藥物用于臨床，如人工合成抗菌藥(喹諾酮類、磺胺類等)和抗生素(青霉素類、頭孢菌素類、大環(huán)內(nèi)酯類等)。然而，近些年來耐藥性成為全球性的問題，耐藥菌株頻發(fā)嚴(yán)重且病原體耐藥性增強(qiáng)，如2010 年暴發(fā)的“超級細(xì)菌”、“致命大腸桿菌”使現(xiàn)有所有藥物療效低，導(dǎo)致細(xì)菌感染死亡率增加，給人類的健康帶來了嚴(yán)重的威脅，迫切需要開發(fā)出新型結(jié)構(gòu)的抗菌藥物。
大量文獻(xiàn)顯示唑類化合物如研究最深入的三唑、咪唑、咔唑以及易于合成且活性較好的唑等在抗細(xì)菌領(lǐng)域具有良好的發(fā)展?jié)摿Α｀邕蜃鳛槿颉⑦溥颉⑦虻鹊碾娮拥扰朋w成為抗菌藥物研發(fā)的新成員，也是最為活躍的領(lǐng)域之一，尤其是2-氨基噻唑作為其他活性基團(tuán)的電子等排體可以改善脂溶性和藥代動力學(xué)性質(zhì)。迄今已有眾多含噻唑環(huán)的抗細(xì)菌藥物如頭孢地尼(Cefdinir)、頭孢布烯(Ceftibuten)、頭孢甲肟、頭孢唑肟鈉(Monosodium salt)等用于臨床，對革蘭陽性菌具有較好的抑制作用，尤其是對革蘭陰性菌的抑制作用更為優(yōu)越。在治療細(xì)菌感染方面發(fā)揮著重要作用。
噻唑類抗菌藥物的廣泛使用，導(dǎo)致病原體耐藥性的頻發(fā)，迫切需要開發(fā)新結(jié)構(gòu)噻唑類化合物。含有金剛烷結(jié)構(gòu)的噻唑類衍生物12 對革蘭陽性細(xì)菌、革蘭陰性細(xì)菌和真菌有強(qiáng)的抑制活性。尤其是抑制微球菌、金黃色葡萄球菌和沙門菌等細(xì)菌菌株的能力優(yōu)于一線藥物鏈霉素和氨芐西林。噻唑啉類化合物以抗菌譜寬、抗革蘭陽性菌活性好而備受青睞，相關(guān)的結(jié)構(gòu)修飾得到重視。用氯代噻唑修飾的噻唑啉衍生物對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌表現(xiàn)出中等的抑制活性，抗金黃色釀膿葡萄球菌活性則與臨床藥物氨芐西林相當(dāng)。
2）抗真菌類噻唑化合物：真菌感染是臨床常見病，現(xiàn)有臨床使用的抗真菌藥物較多，但唑類抗真菌藥物如咪唑類：噻康唑(Tioconazole)、奧昔康唑(Oxiconazole)、硫康唑(Sulconazole)，三唑類：氟康唑(Fluconazole)、伊曲康唑(Itraconazole)、特康唑(Terconazole)等是臨床廣泛使用的治療真菌感染的一線藥物，也是抗真菌藥物研究與開發(fā)成果最多的領(lǐng)域之一。近些年來，噻唑類化合物作為抗真菌藥物的研發(fā)工作也越來越多。
3）抗結(jié)核類噻唑化合物：結(jié)核病是由結(jié)核桿菌引起的死亡率較高的感染性疾病，臨床上使用的抗結(jié)核藥物如利福平(Rifampicin)等數(shù)十種藥物，具有高效的殺菌活性。但是隨著耐藥菌株頻發(fā)和臨床藥物的不良反應(yīng)如胃腸道反應(yīng)和肝損害等導(dǎo)致現(xiàn)有抗結(jié)核藥物療效降低、毒副作用大，臨床應(yīng)用受到限制，因此待開發(fā)新類型的抗結(jié)核藥物。
以噻唑類化合物為代表的新型抗結(jié)核分枝桿菌含氮芳雜環(huán)類化合物得到廣泛而又深入的研究，噻唑、三唑和二唑等唑類化合物具有與分支桿菌細(xì)胞壁相似的脂溶系數(shù)，可干擾細(xì)胞壁的生成，抑制菌株的繁殖。三唑硫醇類噻唑24 具有優(yōu)良的抗結(jié)核分枝桿菌的能力，MIC 值達(dá)到8g/mL。
4）抗癌類噻唑化合物：癌癥已成為人類健康的嚴(yán)重威脅之一，抗癌藥物的研發(fā)得到廣泛的重視，成為全世界醫(yī)藥研究最多的領(lǐng)域之一。盡管有多種抗癌藥物用于臨床，但癌癥的頻發(fā)與多樣性以及抗癌藥物的高毒性、低選擇性使現(xiàn)有臨床藥物遠(yuǎn)不能滿足用藥需求，新抗癌藥物的開發(fā)仍是藥物化學(xué)工作者分緊迫的重要課題。噻唑類化合物是抗癌藥物研發(fā)的重要方向之一。已多種噻唑類化合物如帕米格雷(27，Pamicogrel)、噻唑呋林(28，Tiazofurine)成功用于臨床，在癌癥治療過程中起著重要作用。
近些年，噻唑類抗癌研發(fā)主要包括3 個方面：一是對現(xiàn)有抗癌藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，期望得到副作用低、抗癌效果更好的藥物； 二是開發(fā)新結(jié)構(gòu)的噻唑類化合物，利用計算機(jī)技術(shù)和拼接原理引入其他藥效基團(tuán)組裝成為新型結(jié)構(gòu)的抗癌化合物，期望發(fā)現(xiàn)活性好的先導(dǎo)化合物，為抗癌藥物的研究與開發(fā)開辟新道路； 三是利用噻唑環(huán)中的氮硫雜原子和富電子的芳香結(jié)構(gòu)和金屬配位形成螯合物得到抗癌效果理想的超分子藥物。
5）抗病毒類噻唑化合物：病毒性感染如乙型病毒性肝炎(Viral gepatitistype B)、艾滋病(AIDS)和非典型性肺炎(SARS)等是嚴(yán)重影響人類健康的傳染性疾病。由于病毒和宿主細(xì)胞之間的作用機(jī)制極其復(fù)雜，大多數(shù)抗病毒藥物發(fā)揮藥效時會對人體宿主細(xì)胞和正常細(xì)胞產(chǎn)生毒性。
近年來多種新型病毒如禽流感病毒、非典型性肺炎病毒以及2011 年在日本出現(xiàn)的新型變異淋病病毒(H041)和在中國出現(xiàn)的新型布尼亞病毒(Bunia virus)等的暴發(fā)已對現(xiàn)有抗病毒藥物帶來巨大挑戰(zhàn)，開發(fā)新型抗病毒藥物迫在眉睫。近些年來，噻唑類化合物在抗病毒領(lǐng)域取得許多重要成果，尤其是抗HIV 藥物利托那韋(44，Ritonavir)。因此，噻唑類化合物成為抗病毒領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，以噻唑環(huán)構(gòu)建新結(jié)構(gòu)的抗病毒藥物已經(jīng)成為抗病毒藥物研發(fā)的重要方法。
6）消炎鎮(zhèn)痛類噻唑化合物：炎癥是機(jī)體的一種防御機(jī)制，臨床常表現(xiàn)為紅腫、疼痛。早期治療炎癥的藥物是糖皮質(zhì)激素類消炎藥，但是該類消炎藥長期使用會產(chǎn)生機(jī)體依賴性，且易引起腎上腺皮質(zhì)功能的衰退。因此，抗炎效果更好的非甾體抗炎藥成為抗炎藥物研究開發(fā)的重點(diǎn)，在抗炎解熱鎮(zhèn)痛方面取得可喜的成果，尤其是噻唑類非甾體類抗炎化合物引起廣泛關(guān)注，吸引著眾多科學(xué)工作者致力于噻唑類消炎鎮(zhèn)痛藥物的研發(fā)。
噻唑類化合物作為消炎鎮(zhèn)痛藥物的研發(fā)工作主要包括兩方面：一是用噻唑環(huán)對現(xiàn)有臨床消炎鎮(zhèn)痛藥物的修飾，如對吡羅昔康修飾得到的噻唑類消炎鎮(zhèn)痛藥物美洛昔康、舒多昔康(49，Sudoxicam)具有高效、低毒的優(yōu)點(diǎn)； 二是以噻唑為中心引入其他消炎鎮(zhèn)痛藥效基團(tuán)構(gòu)建新結(jié)構(gòu)消炎鎮(zhèn)痛藥物，如臨床藥物法奈替唑(50，F(xiàn)anetizole)、芬替酸(51，F(xiàn)entiazac)等。
7）降血糖類噻唑化合物：隨著生活水平的提高，肥胖癥的發(fā)病率越來越高，糖尿病患者趨于低齡化，引起了人們的極大關(guān)注，眾多相關(guān)工作致力于降血糖藥物的研發(fā)。現(xiàn)有降血糖藥物主要包括磺酰脲類、雙胍類、苯丙氨酸類、噻唑烷二酮類等。
其中噻唑烷二酮類藥物作為胰島素增敏劑是臨床使用最為廣泛的降血糖藥物之一，具有療效好、生物利用度高、藥物相互作用小等優(yōu)點(diǎn)。噻唑烷二酮降血糖藥物的成功鼓勵著科學(xué)工作者研究開發(fā)更加有效的噻唑類降血糖藥物，相關(guān)文獻(xiàn)工作眾多，許多研究主要是以影響糖類代謝的催化酶為靶點(diǎn)，以具有優(yōu)良親和能力的噻唑環(huán)為中心構(gòu)建新型噻唑類降血糖化合物。
8）抗癲癇類：噻唑化合物目前臨床上治療癲癇的藥物如乙琥胺、苯妥英鈉等，具有療效不明顯、神經(jīng)毒性大等缺點(diǎn)，限制了其在臨床上的使用。近幾年開發(fā)的噻唑類抗癲癇藥物以其優(yōu)越的脂溶性和良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)以及毒副作用小的特點(diǎn)而廣受關(guān)注，噻唑類抗癲癇化合物已成為抗癲癇藥物研究開發(fā)的重要突破口之一。
9）抗寄生蟲類噻唑化合物：寄生蟲如瘧原蟲、弓形蟲、血吸蟲等對人體健康和畜牧家禽業(yè)生產(chǎn)危害嚴(yán)重，由此引發(fā)的人畜寄生蟲病是世界上分布廣、種類多、危害嚴(yán)重的一類疾病。其傳染源廣，傳播途徑多樣化，易感人群多為老人兒童，這些給抗寄生蟲藥物的研發(fā)帶來很多困難。并且隨著現(xiàn)有抗寄生蟲藥物的濫用導(dǎo)致寄生蟲耐藥性增強(qiáng)，迫切需要研發(fā)新的抗寄生蟲藥物。噻唑類抗寄生蟲藥物諸如尼里達(dá)唑、哌硝噻唑等在臨床上發(fā)揮著重要作用，噻唑抗寄生蟲藥物的成功鼓勵著眾多科學(xué)工作者研發(fā)新型的噻唑類抗寄生蟲化合物。
噻唑類化合物作為農(nóng)藥以其優(yōu)良的除草活性、高效的植物生長調(diào)控作用以及低毒的殺菌和殺蟲效果在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為促進(jìn)畜牧業(yè)、林業(yè)的發(fā)展和確保農(nóng)作物豐收做出了杰出貢獻(xiàn)。因此，噻唑類農(nóng)藥的研發(fā)得到廣泛重視，已開發(fā)出許多高效、對人畜低毒和經(jīng)濟(jì)的農(nóng)藥，如殺菌劑噻呋酰胺(76，Thifluzamide)、噻唑菌胺(77，Ethaboxam)、苯噻菌胺(78，Metsulfovax)和除草劑苯噻草胺(79，Mefenacet)等。
噻唑環(huán)為五元芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)含有富電子的氮硫雜原子和共軛體系，具有強(qiáng)的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移特性，這種結(jié)構(gòu)使噻唑類化合物表現(xiàn)出許多獨(dú)特性能，在材料領(lǐng)域有著寬廣的潛在應(yīng)用。目前，噻唑類化合物作為新興有機(jī)材料的研究已涉及到染料、抗腐蝕材料、非線性光學(xué)材料、光電材料等多個領(lǐng)域。
生物染色劑(Biological stain)是一類對細(xì)胞中特殊物質(zhì)(如核酸、蛋白質(zhì)、脂類等)具有選擇性的著色劑，廣泛應(yīng)用于生物學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，常用于標(biāo)示如肌纖維和細(xì)胞器等特殊構(gòu)造，是進(jìn)行生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的基本工具之一。噻唑類化合物作為生物染色劑以其強(qiáng)的核酸親和力以及嵌入核酸后表現(xiàn)出強(qiáng)的熒光特性而廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域。尤其是近些年，在DNA 染色劑領(lǐng)域，噻唑類化合物因具有低的內(nèi)熒光性，較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的摩爾消光系數(shù)等性質(zhì)而備受關(guān)注。
[1] 現(xiàn)代藥學(xué)名詞手冊
[2] 化學(xué)詞典
[3] 中國大百科全書（化學(xué)卷）
[4] 崔勝峰, 王艷, 呂敬松, 等. 噻唑類化合物應(yīng)用研究新進(jìn)展[J]. 中國科學(xué): 化學(xué), 2012, 42(8): 1105-1131.