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摘要： 叠氮化钠悬浮在DMF溶剂中与芳基丙炔腈在90～120°C下反应6～10h,得到系列4-氰基-5-芳基-1H-1,2,3-三氮唑化合物,共13个。化合物结构经质谱、1HNMR、红外光谱等确证,并用单晶X射线衍射测定了化合物3f和3m的晶体结构,两个结构都表明三氮唑的活泼H在1-N原子上。活性试验表明该系列三氮唑对HER2过表达的乳腺癌细胞的增值有抑制活性,并发现这些化合物对其细胞中HER2磷酸化的抑制活性与其对细胞增值的抑制活性明显相关。其中3k和3l对细胞中酪氨酸激酶磷酸化的半抑制率(IC50)的最低浓度分别为9.7μmol·L-1和6.6μmol·L-1。三氮唑芳基上取代基的吸电子效应对其抑制乳腺癌细胞增值的活性有利。
关键词: 4-氰基-5-芳基-1H1, ；2, ；3-三氮唑 ；晶体结构 ；生物活性
被引量
3
摘要： 慢性粒细胞白血病是威胁人类健康的重要疾病。达沙替尼作为治疗慢性粒细胞白血病的常用药物,是一种酪氨酸激酶抑制剂,可直接抑制激酶活性和细胞增殖,但其对突变体T3151却无效。因此开发新型激酶抑制剂具有重要的意义。分子对接作为一种被广泛应用的计算机辅助药物分子设计方法,在药物设计过程中发挥重要作用。本文利用计算机辅助药物分子设计和点击化学原理,设计并合成一系列的含三氮唑结构的达沙替尼衍生物。使用Autodock对接软件分析,与达沙替尼比较,所设计的衍生物理论上存在潜在的生物活性。与此同时,以丙炔酸和14种芳胺为原料制备N-芳基丙炔酰胺,并对反应条件进行优化,最终确定了 8种芳胺分别与丙炔酸反应制备8种N-芳基丙炔酰胺模块,同时以2-甲基-4,6-二氯嘧啶和烷基哌嗪制备3种4-叠氮基-6-(4-烷基哌嗪-1-基)-2-甲基嘧啶模块。最后用铜催化的点击化学反应将两模块对接,成功合成出24个未见文献报道的含三氮唑结构的达沙替尼衍生物分子。结构均经1H NMR、13C NMR、IR和HRMS表征,后续我们将完成活性测试与比较,这些化合物可以作为先导化合物用于进一步开发能够克服对伊马替尼耐药的新型抑制剂。
关键词: 慢性粒细胞白血病 ；达沙替尼 ；计算机辅助药物分子设计 ；分子对接 ；达沙替尼衍生物 ；点击化学
被引量
1
摘要： c-Met酪氨酸激酶是酪氨酸激酶受体家族的重要成员之一,是肝细胞生长因子的高亲和性受体。在多种癌症中都有HGF/c-Met信号通路异常、c-Met蛋白突变或者扩增的现象。c-Met是HGF/c-Met信号通路的重要一环,这一通路在多种癌症细胞的发生、发展和转移中发挥重要的作用,并且与其它多种通路具有相互作用。以c-Met为靶点药物不仅可以调控HGF/c-Met信号通路,还可以对其他通路具有调控作用,而目前c-Met激酶抑制剂结构单一,其结构的哌啶环在体内被氧化,抑制肝细胞P450酶系,对肝肾副作用大。所以,研究与开发结构新颖多样的c-Met激酶抑制剂具有相当重要的意义。本研究以基于片段的药物设计方法,在现有的c-Met激酶抑制剂结构的基础上,将芳香基、三氮唑、酰基肼片段进行片段生长,计算机虚拟筛选,合成了一系列新型化合物,并进行体外抗肿瘤活性研究。本研究共设计并合成了31个两种结构类型的目标化合物,分别为（E）-N'-亚苄基酰肼类化合物和2-（4-苯基-1H-1,2,3-三唑-1-基）乙酸类化合物,所有化合物均未见文献报道。所有目标化合物的结构均经MS、1H NMR和13C NMR确证。目标化合物除了表现出良好的c-Met抑制活性,还表现出其他靶点的抑制活性,为新型多靶点c-Me抑制剂的设计提供了良好思路。其中化合物A-01(c-MetIC50=1.70 nM)、A-02(c-Met IC50=0.37 nM)、A-06(c-Met IC50=1.19 nM)、A-09(c-Met IC50=1.73 nM)和B-02(c-Met IC50=3.41 nM;VEGFR-2 IC50=25.34nM)、C-02(c-Met IC50=2.1 nM)表现出优良的活性,值得深入研究。
关键词: c-Met激酶抑制剂 ；设计 ；合成 ；活性 ；虚拟筛选
被引量
2
摘要： HGF/c-Met信号传导通路是众多酪氨酸激酶信号通路中的一个重要分支,研究表明其在多种肿瘤组织中呈现异常的高表达,且与肿瘤的侵袭性、转移性等密切相关。相对于传统治疗手段的高复发性的弊端,分子靶向治疗则具有定位定向、减少用药剂量、提高治疗效果和减少毒副作用的优点。因此开发以c-Met为靶点的小分子抑制剂成为癌症治疗领域的一个重要的策略。本论文通过总结classⅡ型小分子c-Met抑制剂的构效关系的基础上,保留5-原子片段的特征并以活性结构三氮唑和哒嗪酮修饰。对于喹啉母核部分则采用生物等电子等排体、骨架跃迁等原理替换为吡咯并嘧啶、吡唑并嘧啶和噻吩并嘧啶。最终得到97个未见文献报道化合物。所有目标化合物的结构由1H NMR和MS等谱图确证,部分化合物的结构经13C NMR确证。采用MTT法,以A549、MCF-7和HepG2为测试细胞株,以Foretinib为阳性对照药,对所合成的97个目标化合物进行了细胞毒性活性测试。结果表明:这些化合物对HepG2细胞株具有良好的选择性,其中24个化合物对一种或多种肿瘤细胞株显示较好的抑制活性,优于Foretinib或与其相当。其中对化合物WLX-9（c-Met:790 nM）、WLX-58（c-Met:16 nM）和WLX-91（c-Met:19 nM）进行了c-Met、Flt-3、VEGFR-2、c-Kit和EGFR酶抑制活性测试。结果表明,它们对c-Met激酶呈现中等至优越的抑制活性,同时表现优越的c-Met激酶选择性。此外最优化合物WLX-58和WLX-91的吖啶橙（AO）染色和Annexin V-FITC/PI流式细胞凋亡测试,表明它们可以诱导HepG2细胞早期凋亡并呈现浓度依赖性。这些结果表明,所设计的化合物是一类具有研究价值的c-Met抑制剂。根据化合物的体外抗肿瘤活性结果,对其构效关系进行了初步总结。“5原子”部分对化合物的活性起重要作用;氨基苯氧基上引入氟原子使化合物的活性保持不变甚至增强;母核为噻吩并嘧啶结构的化合物（WLX-36WLX-97）活性总体上优于含吡咯/吡唑并嘧啶结构化合物（WLX-1WLX-35）的活性;其中噻吩母核含6-氧代哒嗪酮侧链的化合物（WLX-64WLX-92）与含三氮唑侧链的化合物（WLX-36WLX-63）活性相当;并且在哒嗪酮系列化合中,6氧代哒嗪酮结构化合物（WLX-64WLX-92）优于含4-氧代哒嗪酮结构化合物（WLX-93WLX-97）的活性;此外,疏水片段上取代基的位置和取代基种类对活性影响较大。本论文对杂环并嘧啶类化合物构效关系及作用机制进行了初步分析及探讨,为今后该类抑制剂的后期深入研究指明了方向。
关键词: 杂环并嘧啶 ；c-Met抑制剂 ；合成 ；体外抗肿瘤活性 ；构效关系
被引量
1
摘要： 信号传递的起始、增殖和终止控制着众多正常的细胞过程,这一过程由信号蛋白中酪氨酸的磷酸化状态决定,其中牵涉着蛋白质酪氨酸激酶和酪氨酸磷酸酶两大酶类。人体的各个系统的细胞几乎处于动态平衡,当部分正常细胞在致瘤因素作用下出现异常从而打破细胞调控的稳定状态形成肿瘤。SHP2（PTPN11基因编码）是PTP家族成员,包含两个Src同源结构域和一个PTP催化域。当其被过度活化可刺激多条信号通路,如PD-1/PD-L1、PI3K/AKT和RAS/Raf/MAPK等,从而促进肿瘤的发生（如白血病、胃癌和乳腺癌等）。在基础状态下,SHP2可通过N-SH2结构域与PTP结构域的催化裂隙之间的分子内相互作用而保持自抑制构象;但在生长因子或细胞因子刺激下,特定p Tyr基序与N-SH2结构域结合会失去自抑制作用,激活SHP2的去磷酸化活性。传统SHP2抑制剂的设计思路是从基于正构位点（PTP催化活性中心）,阻止p Tyr底物进入催化位点,从而抑制SHP2的磷酸酶活性。但最近发现的变构抑制剂是通过激发非催化位点来选择性靶向SHP2,这克服了传统催化抑制剂存在的问题,为SHP2抑制剂的研究带来机遇。本课题以SHP244为先导化合物,试图设计引入不同类型弹头和各种取代基,以期待获得活性较好的目标化合物。本课题最终合成了29个喹唑啉酮并三氮唑类化合物并对目标化合物的合成工艺进行了优化、所有目标化合物的结构经1H NMR、13C NMR和MS确证。采用MTT法,以SHP244和索拉菲尼为阳性对照药,在体外对29个目标化合物进行人肺癌细胞A549和前列腺癌细胞PC-3的抗增殖活性测试。初筛结果表明大多数合成的目标化合物对两种细胞抑制活性较好。其中,含脂肪丙烯酰胺和磺酰烯基团的化合物对两种癌细胞株的抑制率普遍较高,含苯丙烯酰胺类基团的化合物抑制率较低;含末端叁键基团和氰基片段的化合物的抑制率高于含末端双键的化合物（C5﹥C6﹥C9;D10﹥D6﹥D8）;但针对A549细胞,随着b部分酰胺侧链的延长,活性有略微降低;针对PC-3细胞,b部分甲氧基取代的芳环换为卤代芳环时,抑制率会有所降低。此外,针对初筛结果,选取抑制活性较好的化合物进行下一步IC50的测定。结果表明化合物A1、C6、D5、D6、D10、E1在浓度梯度下对人肺癌细胞A549仍有较好的抑制活性,这表明c部分的丙烯酰胺基团对抑制活性有一定的影响;此外,含氰基片段的化合物对A549也有较好的抑制活性。
关键词: SHP2抑制剂 ；变构 ；合成 ；抑制率
摘要： 恶性肿瘤是严重威胁人类健康与生命的主要疾病之一,药物在恶性肿瘤治疗中仍发挥着重要作用。然而,传统细胞毒性药物因存在较高的毒副作用和耐药性及较差的选择性等缺陷而使其疗效往往差强人意,临床上迫切需要高效、低毒、高特异性的抗肿瘤药物。近年来,靶向药物已使恶性肿瘤进入“靶向治疗”新时代,发现选择性作用于特定靶点的高效、低毒、特异性强的新型抗肿瘤药剂已成为当今抗肿瘤药物研究开发的重要方向,而以蛋白酪氨酸激酶为靶点进行药物研发已是该领域的国际热点之一。其中,表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶是一类主要的蛋白酪氨酸激酶,其作为抗肿瘤靶点的生化过程正在被逐步阐明,以此为靶点的吉非替尼、埃罗替尼等芳胺基喹唑啉类药物已经广泛应用于临床,EGFR抑制剂的研究具有很好的前景。然而喹唑啉环并非EGFR抑制剂所必须的,根据生物电子等排原理,噻吩并[3,2-d]嘧啶环可视作喹唑啉环的生物电子等排体。本文以芳胺基喹唑啉类EGFR抑制剂的结构、性质和药理活性为依据,以噻吩并[3,2-d]嘧啶为母核,对其结构进行修饰和改造,设计并合成出不含喹唑啉核而含噻吩并[3,2-d]嘧啶环的新颖化合物,以期筛选出新型抗肿瘤药物的先导结构。以异硫氰酸、氰基乙酸乙酯、氯乙腈等为起始原料,制得5-氰基-4-氨基-2-烃氨基噻吩-3-甲酸乙酯,再经缩合、环化-Dimroth重排、脱酯基等反应,得到三个系列共36种目标产物N6-烃基-N4-芳基噻吩并[3,2-d]嘧啶-4,6-二胺。同时,对反应的合成条件进行了探讨,比较了微波辐射与传统加热条件下的反应结果。目标化合物的结构均经EI-MS、1H NMR、13C NMR等方法予以表征,并进一步通过X-射线单晶衍射对化合物I-4k和IIe的晶体结构进行了解析。初步的体外抗肿瘤活性测试表明:第I系列的部分目标化合物对肝癌细胞（HepG2）和乳腺癌细胞（MCF-7）有较好的抑制活性。第Ⅱ系列大部分目标化合物对HepG2具有良好的抑制活性,而对MCF-7的抑制效果不佳。第Ⅲ系列对HepG2均表现出优异的抑制活性,同时部分化合物对MCF-7也表现出一定程度的抑制活性。此外,第I系列的部分化合物还进行了体外EGFR、ErbB2两种酶的抑制活性测试:目标化合物Il对两种酶的活性均优于商品化的EGFR/ErbB2双靶点药物厄洛替尼,为后续深入研究构效关系及进一步合成奠定了基础。三个体系的目标化合物结构如下:（Ⅰ）N6-苯基-N4-芳基噻吩并[3,2-d]嘧啶-4,6-二胺（?）(Ⅱ)N6-甲基-N4-芳基噻吩并[3,2-d]嘧啶-4,6-二胺（?）(Ⅲ)N6-苄基-N4-芳基噻吩并[3,2-d]嘧啶-4,6-二胺（?）
关键词: 噻吩并[3,2-d]嘧啶 ；晶体结构 ；抗肿瘤活性 ；表皮生长因子受体
被引量
1
摘要： 吡啶并[3′,2′:4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶衍生物是一类具有新型结构的稠杂环化合物，部分化合物对表皮生长因子有较好的抑制活性。本文简述了表皮生长因子受体酪氨酸激酶及其抑制剂的研究，不同杂环结构的一些小分子表皮生长因子抑制剂以及吡啶并[3′,2′:4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶衍生物的合成方法和生物活性研究。为了寻找高效低毒低成本的抗癌、消炎新型药物，通过构效关系的研究设计合成一系列吡啶并[3′,2′:4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶衍生物。 实验过程中对目标化合物以及中间体的合成条件进行优化，以2-氯-3-氰基吡啶、巯基乙酸乙酯、甲酰胺、草酰氯等为原料通过严格控制加料量、加料顺序、温度的改变采用最新的氯化方法得到收率超过90％的先导化合物4-氯吡啶并[3′,2′:4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶。再采用活性基团拼接法把一些胺类、酚类和1,2,4-三氮唑硫酮类化合物引入到目标化合物中得到未见文献报道的胺类化合物12个(编号:Ⅰa～l);氧醚类化合物17个(编号:Ⅱa～q);硫醚类化合物2个(编号:Ⅲa, b).所有化合物结构均经1H NMR,13C NMR, IR和元素分析确证。 采用MTT比色法对化合物Ⅰ和Ⅱ进行初步体外抗人类乳腺癌(Bcap-37)细胞实验表明：在1μmol/L和10μmol/L浓度下对 Bcap-37细胞作用72 h大部分化合物表现一定抑制活性。其中在10μmol/L浓度下胺类化合物中Ⅰc和Ⅰj的体外抗 Bcap-37细胞活性分别为48.0％和42.0％，虽然该类化合物抑制活性稍高，但与阳性对照药剂阿霉素(93.2％)的抑制效果相比抑制活性不明显。氧醚类化合物中Ⅱc、Ⅱd和Ⅱg的体外抗 Bcap-37细胞活性分别为50.6％、76.1％和75.9％，与阳性对照药剂阿霉素(93.2％)的抑制效果相比表现中等抑制活性。
关键词: 吡啶并噻吩并嘧啶衍生物 ；合成条件 ；生物活性 ；活性基团拼接法 ；MTT比色法
摘要： 酪氨酸激酶(PTKs)一直都是抗肿瘤药物研究的热点,已经上市的靶向酪氨酸激酶抑制剂在临床取得的成果具有里程碑式的意义。苯并三氮唑类化合物是一类非常重要的稠杂环,由于其广泛的生理活性,近年来引起了人们广泛的研究兴趣。该类化合物在防治肿瘤、抗病毒、抗真菌等方面均有很好的疗效。
本研究分别通过生物电子等排原理和拼合原理,以阿西替尼为先导化合物,以苯并三氮唑环替代阿西替尼中的吲唑环,以双键碳桥为连接基,连接另一药效团吡啶,在碳碳双键上引入极性氰基,生成具有双药效官能团的新型化合物。同时在苯并三氮唑的苯环上引入吸电子基团与给电子基团,进一步对结构进行优化合成系列衍生物。本论文的主要工作:
1、中间产物的合成:在无水碳酸钾/乙酸乙酯体系中,通过氯乙腈分别与5-氯苯并三氮唑/5-甲基苯并三氮唑反应,将乙腈基引入5-氯苯并三氮唑/5-甲基苯并三氮唑中合成了2-乙腈基-5-氯苯并三氮唑(C1);3-乙腈基-5-氯苯并三氮唑(C2);1-乙腈基-5-氯苯并三氮唑(C3);2-乙腈基-5-甲基苯并三氮唑(M1);1-乙腈基-5-氯苯并三氮唑(M2)。并采用红外吸收光谱,核磁共振谱进行结构表征。考察苯并三氮唑的苯环上引入吸电子基团与给电子基团后对目标化合物产率的影响。
2、苯并三氮唑类衍生物的合成:将合成的中间体分别与吡啶-2-甲醛、吡啶-3-甲醛、吡啶-4-甲醛反应,得到15种苯并三氮唑类衍生物。所有目标化合物均通过IR、1H-NMR进行结构表征。
3、活性筛选:利用MTT法将所有目标化合物对胰腺癌SW1990细胞株、慢性粒细胞白血病细胞株K562进行了体外抗肿瘤的活性测试。活性研究表明,它们对K562与SW1990肿瘤细胞株的增殖均具有很强的抑制作用。其中(C2P2)对K562与SW1990肿瘤细胞抑制活性最高,IC50值分别为0.95μg/mL,0.46μg/mL可作为进一步开发该类化合物的研究重点。
关键词: 酪氨酸激酶抑制剂 ；吡啶甲醛 ；苯并三氮唑 ；抗肿瘤活性
被引量
3
摘要： 目的：肿瘤的分子靶向药物凭借其高效、低毒、特异性强的优势，已成为肿瘤治疗领域的重要研究方向。Ganetespib是一类人工合成的具有独特三唑酮母核的小分子 Hsp90抑制剂，具有强大的抗肿瘤活性和优越的安全性，明显优于第一代格尔德霉素类 Hsp90抑制剂。吉非替尼作为已上市的酪氨酸激酶（EGFR-TK）口服小分子抑制剂，已成为治疗非小细胞肺癌的三线单独治疗药物。本课题对Ganetespib和吉非替尼的合成路线进行优化，不仅为Ganetespib和吉非替尼的工业化合成提供新方法，还分别拓展合成（1H）1,2,4-三氮唑-5-酮衍生物和4（3H）喹唑酮啉衍生物，为新药的研发提供候选药物。 方法：⑴以苯胺衍生物为原料通过甲基化、胺基还原反应、C-N偶联反应、酯交换反应和关环反应等一连串反应合成以（1H）1,2,4-三氮唑-5-酮为母核的三唑类衍生物和化合物Ganetespib，通过1H-NMR、13C-NMR对所合成的化合物进行结构表征。⑵通过对催化剂、碱进行反应条件的优化，我们得到最佳的4（3H）喹唑啉酮的合成条件，即以2-卤代苯甲酸衍生物为原料在水相中和3倍当量脒盐酸盐反应，加入10％催化剂CuCl2、4倍当量碱 KOH，在80℃的条件下反应12h，可得到理想产率的4(3H)喹唑啉酮衍生物，借助本方法优化吉非替尼的合成路线，通过1H-NMR、13C-NMR对所得到的化合物进行结构表征。⑶运用MTT的方法对合成的（1H）1,2,4-三氮唑-5-酮衍生物和4（3H）喹唑酮啉衍生物进行体外抗肿瘤活性测试。 结果：①完成18个三唑衍生物和Ganetespib的合成及表征。②发现了一种以2卤苯甲酸衍生物为原料在水相中铜催化合成喹唑啉酮的新方法，完成12个喹唑啉酮衍生物和吉非替尼的合成与表征。③MTT实验结果显示部分（1H）1,2,4-三氮唑-5-酮为母核的三唑衍生物对HL60细胞在体外有抑制作用，其中化合物G8、G9、G12、G16优于其他同类衍生物。4(3H)喹唑啉酮衍生物Q2和Q4对K562细胞在体外有较好的抑制作用。 结论：优化合成了Ganetespib和吉非替尼，成功合成（1H）1,2,4-三氮唑-5-酮衍生物和4（3H）喹唑酮啉衍生物，提供抗肿瘤药候选药物来源，经药理试验验证部分目标化合物具有一定的抗肿瘤活性。
关键词: 抗肿瘤药 ；吉非替尼 ；药物合成 ；生物活性
摘要： 蛋白酪氨酸激酶(PTK)受体是肿瘤治疗的一个新靶点。在PTK系列中最引人注目的是表皮生长因子受体家族(EGFR)和血管内皮细胞生长因子受体(VEGFR)家族,它们和癌症的最新治疗策略——抗肿瘤新生血管疗法紧密相连,目前临床上应用的蛋白酪氨酸激酶抑制剂主要结构是4-苯胺喹唑啉及其衍化产物。
本论文以阿西替尼为先导化合物,利用药物设计的生物电子等排和孪生设计的原理,以苯并三氮唑环替代阿西替尼中的吲唑环,以双键碳桥为连接基,连接另一药效团吡啶,同时在碳碳双键上引入极性氰基,生成具有双药效官能团的新型化合物。根据吡啶基连接的位点的不同,分别生成以2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基连接的结构新颖的新化学实体(NCE),结构分析表明,它们属于“类药”分子。
本论文的主要工作:
1、中间产物的合成工艺的改进:以苯并三氮唑和氯乙腈为原料,在不同反应体系(三乙胺/DMF、KF/DMF、无水碳酸钾/乙酸乙酯)、不同温度条件下合成了[2-(1-H-苯并三氮唑-1-基)]乙腈(B1)和[2-(2-H-苯并三氮唑-2-基)]乙腈(B2),并采用红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱进行结构表征。结果表明:缚酸剂不同,产物的得率也不同。相同温度下反应总产率顺序为:无水碳酸钾/乙酸乙酯> KF/DMF >三乙胺/DMF。以无水碳酸钾为缚酸剂,乙酸乙酯为溶剂,反应温度为100℃时,反应得到标的物总产率最高,产率88.51%,通过大量的实验,对反应条件进行摸索,优化了合成工艺。
2、苯并三氮唑类衍生物的合成:将中间体(B1)和(B2)与吡啶-2-甲醛、吡啶-3-甲醛、吡啶-4-甲醛反应,得到5个新的苯并三氮唑类衍生物。所有目标化合物均通过IR、1H-NMR进行结构表征。
3、体外细胞活性测试:利用MTT法对上述合成得到的5个新的苯并三氮唑类衍生物进行体外抗肿瘤的活性测试。活性研究表明,它们对PANC-1、K562、ASPC-1肿瘤细胞株的增殖均具有很强的抑制作用。其中[2-(1-H-苯并三氮唑-1-基)-3-(2-吡啶基)]丙烯腈(B1P2)对K562、PANC-1、ASPC-1抑制活性最高,IC50值分别为为0.38μg/mL、1.04μg/mL、0.57μg/mL,可作为进一步开发该类化合物的研究重点。
关键词: 酪氨酸激酶抑制剂 ；苯并三氮唑 ；吡啶甲醛 ；抗肿瘤活性
被引量
1
摘要： 索拉非尼（Sorafenib,商品名Nexavar）是由拜耳和Onyx药业联合开发的第一个多靶点抗肿瘤药物,美国食品药品局（FDA）批准作为治疗晚期肾癌的一线药物于2005年12月上市,它是一种新型的双芳基脲类衍生物,既可以抑制Ras/Raf/MEK信号转导通路,同时还可以抑制VEGFR和PDGFR等受体蛋白而阻断新生血管的形成,从而抑制肿瘤细胞的生长。本论文介绍了酪氨酸激酶及与其相关的信号转导途径,阐述了近年来索拉非尼的合成研究历程,在此基础上,选择合适路线进行工艺优化并开展了新型索拉非尼衍生物的设计、合成及抗肿瘤活性研究。本文首先主要对索拉非尼的合成工艺进行了优化,在已有文献的基础上,选择了最佳合成路线,以2-吡啶甲酸为起始原料,经卤化,酰胺化,成醚制得中间体N-甲基-4-（4-硝基苯氧基）吡啶-2-甲酰胺,经过还原得到关键中间体N-甲基-4-（4-氨基苯氧基）吡啶-2-甲酰胺（1）,4-氯-3-（三氟甲基）苯胺与光气反应得到异氰酸酯,再与关键中间体（1）形成目标化合物索拉非尼;其总收率为50.4%。本文改进后的合成方法具有原料廉价易得、步骤较少、操作简单、条件比较温和、收率较高以及对环境污染小等特点,更利于工业化生产。同时,以索拉非尼（Sorafenib）为先导化合物,总结文献报道的索拉非尼及其类似物的构效关系,分析其与作用靶点的结合特点,在实验室前期研究的基础上,保留N-甲基-4-苯氧基吡啶-2-甲酰胺这一重要的药效团结构,考察另一活性药效团脲结构被结构类似片段替换后抗肿瘤活性的变化;根据文献可知,查耳酮结构为很好的迈克尔受体,可以和多个受体氨基酸残基结合,从而有较好的抗菌,抗病毒,抗肿瘤活性,为活性药效团,目前有研究者将此基团引入VEGFR-2激酶抑制剂抗肿瘤活性良好,因此,我们引入查耳酮药效团,替换双芳基脲,同时为了考察查耳酮双键位置对化合物活性的影响,设计合成W1系列共20个化合物;为了让设计的索拉非尼衍生物与受体结合更加吻合,拟在α,β-不饱和醛酮位置增加氮原子,在查阅文献的基础上得知,含吡唑结构的化合物广泛的应用于食品、农药、抗菌、抗肿瘤等领域,而且抗肿瘤活性良好,因此在查耳酮类衍生物的基础上,分别将上述化合物与水合肼反应,构建吡唑活性药效团,同样为了考察吡唑结构碳氮双键位置对化合物活性的影响,设计合成W2系列共17个化合物;其次在吡唑结构基础之上,碳氮单键处引入硫代酰胺结构,进而设计合成W3系列共6个化合物;据文献报道含1,2,3-三唑结构被广泛用作抗癌剂的设计,而且表现出较好的抗肿瘤活性,因此1,2,3-三唑-苯基-4-甲酰胺-5-三氟甲基（甲基）结构替代脲结构,设计出6个W4系列的化合物;通过生物电子等排,哒嗪酮结构替代1,2,3-三唑,考察其抗肿瘤活性,设计出含4-甲基-6-氧代-1,6-二氢哒嗪-苯基-5-甲酰胺结构的6个W5系列化合物,所合成55个均未见文献报道的化合物,其结构经MS和1H-NMR确证。采用MTT法,以人肺癌细胞A549、人肝癌细胞HepG2、人乳腺癌细胞MCF-7和人前列腺癌细胞PC-3为测试细胞株,索拉非尼为阳性对照药,对所合成的五系列共55个化合物进行了体外抗肿瘤活性测试。结果表明:有19个化合物对一株或者多株肿瘤细胞显示出较好的抑制活性,优于索拉非尼或与其相当。其中化合物WM-3对HepG2细胞的抗肿瘤活性(IC50:0.56±0.83μM)是对Sorafenib(IC50:3.44±1.50μM)的6.14倍,其中化合物WM-22表现出对各细胞很强的抗肿瘤活性,对A549、HepG2和MCF-7的(IC50:2.84±0.78μM,1.85±1.03μM和1.96±1.28μM)是索拉非尼（2.92±0.68μM,3.44±1.50μM,3.18±1.43μM）的1.02到1.86倍。本论文采用MTT法考察了WM-22对A549细胞的生长抑制作用。为考察其酶抑制活性,采用LANCE?Ultra酶活性评价法,以索拉非尼作为阳性对照药,分别对10个活性优异的化合物（WM-2、WM-3、WM-9、WM-17、WM-22、WM-28、WM-29、WM-35、WM-41和WM-43）进行了VEGFR-2/KDR和B-Raf酶抑制活性测试。结果显示WM-2和WM-22对VEGFR-2/KDR酶的抑制活性与索拉非尼相近,说明所设计的W1和W3系列化合物是潜在的VEGFR-2/KDR激酶抑制剂。在W1系列化合物中,吸电子基团[3-Br（WM-2）,4-F（WM-17）]和供电子基团（C-3,4,5或者C-2,3,4）取代有利于化合物活性的提升;在W2和W3系列化合物,取代基3-Br和无取代基对化合物的活性有一定的提升;在W5系列化合物中,苯环邻位有吸电子基团（-F）可以提升化合物的活性。为了进一步探究靶点与VEGFR-2/KDR激酶相互作用关系,通过计算机辅助药物设计软件中的分子对接模块,同样发现引入查耳酮和吡唑结构对化合物的活性有所提高,而且部分化合物活性和阳性对照药索拉菲尼相当或优于索拉菲尼。为了探索化合物的作用机制,观察细胞给药后,细胞形态的变化,采用吖啶橙（AO）单染,荧光显微镜下观察细胞形态变化,发现WM-22化合物有诱导肿瘤细胞凋亡的作用;也采用Annexin V-FITC/PI流式细胞术进行细胞凋亡测定,目标化合物WM-22可以浓度依赖性地诱导细胞凋亡。综上所述,本课题在索拉非尼工艺优化的基础上,设计、合成和筛选得到一系列具有较强抗肿瘤活性的含查尔酮、吡唑、三氮唑和哒嗪酮结构的索拉非尼衍生物,对该类索拉非尼衍生物构效关系的分析为后期研究提供了优化、改造思路,指明了研究方向。
关键词: 索拉非尼 ；工艺优化 ；结构改造 ；化学合成 ；体外抗肿瘤活性 ；构效关系
【专利/发明】 • CN200410052496.3 • •
申请日：2004-12-06,
公开日：2005-08-10
申请人： 中山大学
公开（公告）号： CN1651418A
摘要： 本发明涉及人表皮生长因子受体2酪氨酸激酶抑制剂。设计了以5－腈基－1H－1；2，3－三氮唑为母体结构、具有如图1和图2所示的分子结构通式的化合物。合成方法包括：1－芳基－2－腈基－2－三苯基膦基乙酮，用干燥的四氢呋喃为溶剂，在氮气保护、－50℃～－70℃下，经1∶1.1摩尔比的丁基锂作用15分钟后，与1∶1.1摩尔比的对甲基苯磺酰基叠氮反应6～12小时，得1－对甲基苯磺酰基－4－芳基－5－腈基－1H－1，2，3－三氮唑；1－对甲基苯磺酰基－4－芳基－5－腈基－1H－1，2，3－三氮唑，用90％乙醇将其溶解，再加热回流1小时，然后将瓶内溶液导入冷水让沉淀析出，得图1、图2中所示化合物。经试验这些化合物具有良好的抑制HER2eu受体酪氨酸激酶的活性，其半数抑制率(IC50)在10nmole/L～100nmole/L之间。
被引量
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摘要： 受体酪氨酸激酶是重要的抗肿瘤靶标。激酶的过表达现象在多种肿瘤细胞中存在。在脑癌、乳腺癌、口腔癌和卵巢癌等多种肿瘤中经常同时出现EGFR和HER2过表达现象。相对ErbB家族的其他同源或异源二聚体，EGFR和ErbB2形成的异源二聚体活性最高，介导细胞转化和有丝分裂的信号最强。因此EGFR和ErbB2是抗肿瘤治疗的理想靶点。本论文的第一章介绍EGFR和HER2的结构和功能，以及它们在肿瘤发生、发展中的作用，同时探讨了开发靶向EGFR和HER2酪氨酸激酶双重抑制剂在抗肿瘤治疗的意义，最后对EGFR和HER2酪氨酸激酶双重抑制剂的研究进展进行了回顾。
为了寻找新型、高效的EGFR和HER2双重抑制剂，为抗肿瘤药物开发提供新的化学实体，本论文以已上市的药物Lapatinib为先导化合物，在EGFR和HER2酪氨酸激酶抑制剂构效关系研究的基础上，归纳出抑制剂的药效团模型。再根据各药效团结构特征，设计出全新结构的4-芳胺基-6-(1H-1，2，3-三氮唑)喹唑啉类化合物。本论文的第二章，对目标化合物的设计进行了详细阐述。
本论文的第三章对目标化合物进行了逆合成分析，设计了目标化合物和关键中间体的合成路线。共合成了84个目标化合物，所有的化合物都经过1HNMR(400MHz、500MHz)、13CNMR(100、125MHz)和MS(ESI-APCI)确证，并提供了所有已合成的目标化合物的结构信息。最后对合成实验结果进行了讨论。
本论文的第四章介绍了目标化物的生物活性测定方法，并分别测定了目标化合物对野生型EGFR和HER2以及EGFR的三种突变体EGFR(T790M)、EGFR(L861Q)、EGFR(L858R)酪氨酸激酶的酶抑制活性，同时测定对相关的肿瘤细胞SK-BR-3、BT474、MCF-7、MDA-MB-435S的抑制活性。结果显示，多数目标化合物对EGFR和HER2及其突变体具有较好的激酶抑制活性，以及相关肿瘤细胞抑制活性，部分化合物的活性优于阳性对照物Lapatinib。本章还对构效关系进行了简单的分析。
综上所述，我们设计并合成了84个新型的EGFR和HER2酪氨酸激酶抑制剂，并进行了生物活性测试。结果表明其中多数化合物具有较好的EGFR和HER2酪氨酸激酶和相关肿瘤细胞抑制活性。为进一步药物开发奠定了基础。
关键词: 表皮生长因子 ；酪氨酸激酶抑制剂 ；生物活性 ；抗肿瘤治疗
摘要： 上皮生长因子受体激酶ErbB2是由位于染色体长臂17(17q21)的原癌基因erbB2基因编码的膜蛋白，其相对分子质量(Mr)为185.0×103，具有酪氨酸激酶活性。ErbB2是信号转导通路上游的关键信号蛋白，它可以通过多种信号途径维持和调控器官的生理活性。在正常细胞中由活化的ErbB2触发的信号通过信号转导网控制着细胞生长、分化、粘附等。在多种肿瘤细胞中都发现ErbB2的过度表达，并且研究已证实ErbB2的表达状态与乳腺癌的病理特征存在一定联系。统计发现在许多上皮肿瘤，25％-30％乳腺癌、25％-32％卵巢癌、部分前列腺癌、小细胞肺癌和鼻咽癌中可见到ErbB2过度表达。其过表达与肿瘤发展，耐药相关，也是肿瘤患者预后不良和死亡率高的部分原因。
近年来研究发现，1，2，3-三氮唑类化合物能选择性地与ErbB2结合，可逆地抑制ErbB2受体酪氨酸激酶的磷酸化。该化合物有明显的靶向性和显著的抑制肿瘤细胞生长的活性，这促使我们对该类化合物的合成和活性进行了初步的研究。本论文的两个部分是：探索1，2，3-三氮唑类化合物的合成;目标合物部分理化性质和其抗肿瘤活性的研究。
第一部分三氮唑的合成
以取代肉桂酸为原料，设计出1，2，3-三氮唑的合成途径，采用相应的化学反应和处理、分离方法获得目标化合物。
方法依照设计好的两条合成路线，采用经典酰胺脱水法和末端炔氰化法合成出苯丙炔氰，叠氮钠和炔键经过1，3偶极加成得5-苯基-4-氰基-1H-1,2,3-三氮唑。并用1H-NMR、IR、MS对目标化合物验证。
结果：构建了两种1，2，3-三氮唑的合成途径，并由此比较得出一条高效简便的合成方法，如Scheme1所示。
Scheme1高效简便的1,2,3-三氮唑合成方法
最终合成了12个1，2，3-三氮唑类化合物，其中8个化合物未见报道，所有的目标化合物都经1H-NM、IR、MS验证。
结论：目标化合物的合成采用肉桂酸系列衍生物为原料，因肉桂酸衍生物含有的取代基种类多、价格低廉;采用Scheme1，中间反应也能得到很好的收率;该方法可作为1,2,3-三氮唑的常规合成方法。三氮唑合成方法成功的建立，为对三氮唑进一步研究和应用奠定了基础，增加三氮唑类化合物实际应用意义。
第二部分目标化合物活性测试与构效关系分析
用乳腺癌细胞株MDA453对所合成的目标化合物进行ErbB2磷酸化抑制活性测试，测定目标化合物的脂水分配系数，并建立构效关系Hansch方程。
方法采用Westernblot法进行活性测试，摇瓶法测定化合物在正丁醇和水体系中的脂水分配系数，用SAS软件回归建立Hansch方程。
结果所有目标化合物都具有不同程度的ErbB2磷酸化抑制活性，其中化合物4k活性最高，IC50值为6.6μM。测定了在正丁醇和水体系中酯水分布系数，并根据活性和酯水分布系数分析了构效关系。通过回归得到的Hansch方程如下：
log(1/IC50)=a(1og10P)2+blog10P+ρσ=-0.027(±0.072)(1og10P)2+0.56(±0.25)log10P+1.40(±0.51)σn=9，R2=0.980，p＜0.0001，s=0.30，logP0=10.37
结论：苯环引入吸电子基团或引入疏水性大的基团化合物的抑制ErbB2磷酸化的活性会增大，对目标三氮唑类化合物进行初步的构效关系研究，为1，2，3-三氮唑类化合物的优化提供参考。
关键词: 5-芳基-4-睛基-1H-1,2,3-三氮唑 ；ErbB2酪氨酸激酶抑制剂 ；构效关系 ；肿瘤细胞 ；活性测试
摘要： 本论文在综合利用传统药物化学设计理论、计算机辅助药物设计和现代有机合成技术，针对c-Met肿瘤靶标进行了五类Met抑制剂的药物设计、合成及药理活性评价等研究工作;发现并合成了新型的SIRT1激动剂及其作用机制的探讨;开展了过渡金属钯催化芳卤氰化反应的研究;立体选择性合成唾液酸乙内酰脲的方法学研究。 论文的第一章是c-Met酪氨酸激酶抑制剂的设计、合成及抗肿瘤活性研究。癌症己成为人类死亡的一个主要原因，严重威胁人类生命健康。c-Met酪氨酸蛋白激酶是一种细胞表面受体即肝细胞生长因子受体(HGFR)，由Met原癌基因编码，其内源性配体为肝细胞生长因子(HGF)。越来越多的研究表明，在人类各种肿瘤如乳腺癌、肝脏、肺癌、卵巢癌、肾癌、甲状腺癌、脑癌、胃癌等细胞中，c-Met信号呈现出持续性激活、c-Met过表达及突变等现象。因此，c-Met受体酪氨酸蛋白激酶作为抗癌靶点备受关注。根据已报道的胺基吡啶类c-Met抑制剂，我们利用骨架跃迁、生物电子等排、计算机辅助药物设计等药物发现与设计的策略设计并成功的合成了一系列新型的胺基吡啶衍生物，包括2-胺基吡啶-3-磺酰胺（A类）、2-胺基吡啶-3-酰胺（B类）、3-芳基（胺甲基）吡啶-2-胺（C类）、3-苄硫基吡啶-2-胺（D类）等骨架，共合成了88个结构新颖的胺基吡啶类c-Met抑制剂(A1-A9、B1-B24、C1-C19和D1-D36)。基于已报道的胺基吡啶类及6-苄氧基喹啉类c-Met抑制剂的药效团，我们设计并合成了24个结构新颖的5-苄氧基吡啶酮类(E类)c-Met抑制剂(E1-E24)。酶水平测试发现共有41个化合物显示出对c-Met有较强的抑制活性，其抑制IC50低于100nM。在胺基吡啶类系列化合物中，活性最好的化合物(R)-D6对c-Met抑制的IC50达到7.7nM，同时对一系列c-Met依赖的细胞株如MKN-45、SNU-5、EBC-1等的增殖有较强的抑制作用，均在亚微摩尔水平。当其与EGFR抑制剂吉非替尼联合用药时可有效抑制肝癌细胞HCC827/GR5的增殖。初步的体内药效评价显示该化合物对肿瘤的生长有一定的抑制作用，其肿瘤抑制率为45％。在吡啶酮类系列化合物中，活性最好的化合物E6对c-Met抑制的IC50达到12nM，同时对c-Met依赖的细胞株EBC-1等的增殖抑制作用在微摩尔水平。在对14种激酶选择性筛选的实验发现该化合物对c-Met的选择性较好。综上所述，本论文揭示的c-Met抑制剂结构新颖，所借助的药物发现与设计的策略对c-Met抑制剂的发现提供了新的思路。部分化合物对c-Met显示出较强的抑制活性，有待于进一步优化，以期发现药代性质及药效性质更好的化合物，为临床候选药物奠定基础。 论文的第二章是新型SIRT1激动剂的合成及相关机理研究。Sirtuin(Silent information regular proteins)蛋白家族是一类依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)作为辅酶，发挥去乙酰化酶或ADP-核糖基转移酶活性的蛋白。目前研究表明，SIRT1与代谢疾病、炎症、心血管疾病、神经退行性病症、癌症等有关。鉴于SIRT1的过表达对这些疾病有潜在的治疗作用，其作为潜在的治疗靶点已获得了广泛的关注。我们利用荧光检测的手段对化合库进行筛选，发现了一类结构新颖的二芳基酰腙化合物15-19具有SIRT1激动活性，其能够增强SIRT1使底物去乙酰化。化合物15-19对SIRT1激动的EC1.5为1.6-7.0μM，最大激动活性可达到375％。与已报道的SIRT1激动剂白黎芦醇8相比，二芳基酰腙化合物15-19表现出更低的EC1.5，但白黎芦醇8的最大激动活性强于二芳基酰腙化合物15-19。基于初步的构效关系，我们设计并合成了两类具有SIRT1激动活性的33个化合物(F类），分别是15个联苯酰腙及苯酰腙衍生物(F1-F15)和18个萘酰腙衍生物(F16-F33)。生物测试结果表明，化合物F1-F3、F8-F9及F11-F12与苗头化合物苯基酰腙衍生物17相比，化合物F17和F26与苗头化合物19相比，其EC1.5可基本保持，其最大激动活性均有所增加。F17对SIRT1激动的EC1.5为2.7μM，最大激动活性达到647％;化合物F26对SIRT1激动的EC1.5为0.9μM，最大激动活性达到624％。我们揭示了SIRT3/Ac-RHKKac-AMC复合物的晶体结构，借助同源模建成功得到了SIRT1/Ac-RHKKac-AMC复合物的作用模式。通过对接，化合物F17与SIRT1的作用得以阐明，成功解释了二芳基酰腙化合物及现阶段报道的SIRT1激动剂仅能促进SIRT1对带有荧光基团的蛋白底物去乙酰化。化合物F17在乳腺癌MCF-7细胞中呈现出较强的去乙酰化作用，明显强于已报道的白黎芦醇。综上所述，我们首次揭示了二芳基酰腙化合物呈现出SIRT1激动活性并从分子水平阐明了其作用机制，为SIRT1激动剂的设计与发现提供了全新的研发思路，从而开拓SIRT1激动剂在代谢疾病、炎症、心血管疾病、神经退行性病症、癌症等疾病潜在的治疗价值。 论文的第三章是钯催化芳卤氰化反应的研究。氰基是重要的有机合成中间体，它可方便地转化为羧酸、醛、酰胺、酮、肟、噻唑、三氮唑及四氮唑等有机官能团。芳基氰化物广泛存在于天然产物、农药、医药及染料中，是其重要组成部分。其中胺基吡啶氰化物是一类很重要的药物中间体。因此，发展一种温和有效的催化体系来合成胺基吡啶氰化物药物中间体具有广泛的应用价值。我们首先选取5-溴-2-胺基吡啶作为底物，K4[Fe(CN)6]作为氰基源，进行了氰化反应条件的优化。通过对钯试剂、反应溶剂、碱及反应时间的优化，得到了最佳的催化体系Pd(PPh3)4/DBU，并在最优条件基础上，我们进行了一系列溴代2-胺基吡啶底物的适用性研究;分别考察了胺基裸露、胺基被取代、稠合的2-胺基吡啶底物。为了进一步拓宽反应的适用范围，我们还考察了一系列芳基溴及杂环基溴底物的氰化反应，包括了对电子效应、立体效应、官能团的耐受性的研究。结果表明，我们发展的Pd(PPh3)4/DBU催化体系可用于一系列芳基溴和杂芳基溴的氰化反应。该催化体系利用了无毒的K4[Fe(CN)6]作为氰基源。与之前报道的方法相比，该反应条件温和，并且避免了使用昂贵不易得的配体。综上所述，本论文发展了一种温和有效的催化体系Pd(PPh3)4/DBU合成芳腈化合物，是现阶段钯催化芳卤氰化反应合成方法学的有效补充。 论文的第四章是立体选择性合成唾液酸乙内酰脲的研究。长期以来，通过开发新的方法和策略来合成唾液酸的衍生物一直是糖化学领域一个重要的分支。岂今为止，唾液酸氧苷、碳苷、氮苷的合成方法已有不少。相比之下，立体选择性合成唾液酸氮苷的方法还相对较少。再者，一些研究表明唾液酸核苷衍生物具有唾液酸转移酶抑制活性。同时，开发立体选择性合成唾液酸氮苷的方法对阐明唾液酸的生理功能具有至关重要的作用。而乙内酰脲是一类重要的有机杂环化合物，在医药领域有着广泛的应用。因此，我们在唾液酸骨架上发展了一种立体选择性引入乙内酰脲的方法并提出了可能的反应机理。我们选取五乙酰基保护的N-乙酰神经氨酸和N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)为底物，对立体选择性构建唾液酸乙内酰脲进行了条件的优化。通过对反应溶剂、温度、时间及试剂用量的优化，得到了最佳反应条件，并且在最优条件基础上进行了一系列对称性和非对称性碳二亚胺底物的适用性研究;分别考察了N,N'-双烷基、N,N'-双芳基、N-烷基-N'-芳基碳二亚胺底物等底物。我们首次利用“一锅两步法”方便快捷的合成唾液酸乙内酰脲化合物，反应适用性较广。首次证实了BF3.Et2O能介导唾液酸氮苷的合成，并能高选择性的获得α构型的产物，确证了利用分子内的关环效应是合成唾液乙内酰脲的一种有效方法，为唾液酸衍生物的合成及其生物学研究奠定了化学基础。
关键词: c-Met酪氨酸激酶抑制剂 ；设计合成 ；抗肿瘤活性 ；钯催化 ；芳卤氰化反应
摘要： 癌症（恶性肿瘤）是当今世界严重危害人类健康和生命的疾病之一，传统的肿瘤治疗方法主要有外科治疗、内科治疗和放射治疗，其他方法还包括免疫治疗、介入治疗、热疗等。临床上常用的抗肿瘤药物大都属细胞毒药物，这些抗肿瘤药物具有难以避免的选择性差、毒副作用强、易产生耐药性等缺点。随着分子生物学、肿瘤基因学等研究的不断深入，恶性肿瘤细胞内的信号传导、细胞周期的调控、细胞凋亡的诱导、血管生成以及细胞与细胞外基质的相互作用等各种基本过程正在被逐步阐明。研究发现某些与肿瘤细胞分化增殖相关的细胞信号转导通路的关键酶可作为药物筛选靶点，基于这些靶点的药物具有高效、低毒、特异性强等特点。蛋白酪氨酸激酶(Protein tyrosine kinases，PTK)是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质，它们在细胞内的信号转导通路中占据了十分重要的地位，调节着细胞体内生长、分化、凋亡等一系列的生理生化过程。蛋白酪氨酸激酶功能的失调会引发生物体内的一系列疾病，已有的资料表明，超过50％的原癌基因和癌基因产物都具有蛋白酪氨酸激酶活性，它们的异常表达将导致细胞增殖调节发生紊乱，进而导致肿瘤发生。此外，酪氨酸激酶的异常表达还与肿瘤的侵袭和转移，肿瘤的血管生成，肿瘤的化疗抗药性密切相关。因此，以酪氨酸激酶为靶点进行药物研究成为国际上抗肿瘤药物研究的热点。目前已有8种小分子酪氨酸激酶抑制剂上市，进一步证实了此类靶点的有效性。
本论文综述了酪氨酸激酶及其小分子抑制剂的研究进展，并对最新报道的几类酪氨酸激酶抑制剂进行定量构效关系(QSAR)研究，阐明了抑制剂产生激酶抑制活性所必需的结构特征。分别以上市的酪氨酸激酶抑制剂Sorafenib和Dasatinib作为先导物，设计合成了两大类5个系列目标化合物，并测试了这些化合物在体外的抗肿瘤增殖活性，基于活性测试的结果进行了构效关系分析和分子对接研究。具体研究内容如下：
1.酪氨酸激酶可分为受体型酪氨酸激酶(RTKs)和非受体型酪氨酸激酶(NRTKs)两种。RTKs可活化多个最重要的下游信号级联，其中包括ERK/MAPK信号通路，PI-3激酶/AKT信号通路以及磷脂酶γ/PKC信号通路。PTKs维持所有这些不同转导途径中相互问的信号通讯，并最终调控基因的转录。NRTKs的调节机制差异较大，它们与跨膜受体（例如激素、细胞因子和生长因子受体）结合后可使其发生二聚化，进而激活JAK/STAT信号通路。在JAK催化下，STAT二聚体转移入细胞核内并与DNA启动子的活化序列结合，诱导靶基因的表达，促进多种蛋白质的合成，进而增强细胞抵御病毒感染的能力。研究发现PTKs与肿瘤的产生和发展有着直接或间接的联系，因而酪氨酸激酶抑制剂应用于肿瘤治疗尤为合适，其有效性已逐渐在酶、细胞及动物水平上得到验证。本论文对近来研究较多的酪氨酸激酶靶点及其小分子抑制剂进行了综述，包括VEGFR激酶、Src家族激酶和BCR-ABL激酶。
2.为了明确小分子酪氨酸激酶抑制剂产生激酶抑制活性所必需的结构特征，本论文分别对新型Src激酶抑制剂3－氰基喹啉类化合物及VEGFR激酶抑制剂二芳基脲类化合物进行了二维定量构效关系(2D-QSAR)研究。首先，我们采用了非监督的模式识别方法如层级聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)和稳健主成分分析(ROBPCA)法考察了所有样本在二维或多维空间的分布，并根据均匀分布原则将样本合理地分为训练集和测试集，以用于模型的建立及验证;随后，本研究建立并比较了多种变量选择算法：包括前向选择算法(Forward selectioN,FS)，遗传算法(Genetic algorithm，GA)，模拟退火算法(Simulated annealing，SA)，改良的替代算法(Enhanced replacement method，ERM))结合线性回归模型(Multiple linear regressioN,MLR)及非线性支持向量回归模型(Support vector regressioN,SVR)在挖掘化合物结构特征与其激酶抑制活性关系的能力。研究发现虽然非线性的SVR算法远远复杂于ERM算法，但在本研究中基于ERM的回归模型具有最佳的拟合及预测能力。本研究还引入了Y－随机化分析及预测力验证两项指标，从而进一步保证了模型的稳健性及可靠性。此外，为了深入探讨影响化合物活性高低的结构特性，本研究还采用了线性判别分析(LDA)和支持向量机(SVM)对这两类化合物进行了分类研究，建立了具有较高分类准确度的判别模型，并初步明确了决定化合物活性高低的结构特征。总体而言，该部分研究不仅建立了具有较强预测能力的回归/分类模型，更重要的是从分子结构特征方面很好地把握了3－氰基喹啉类和二芳基脲类化合物产生激酶抑制活性的结构特征，尤其是决定化合物活性高低的结构特征，为随后的化合物设计/优化提供了初步的理论指导。
3.我们以Sorafenib作为先导化合物，首先利用计算机辅助药物设计对二芳基脲类化合物进行定量构效关系(QSAR)研究，确定该类化合物产生激酶抑制活性的结构特征，再基于对Sorafenib的构效关系(SAR)分析，运用环合原理和生物电子等排原理等药物设计的基本方法，将末端甲酰胺基团通过环合，得到五元杂环噻唑环和咪唑环，并用不同取代的苯胺替换三氟甲基苯胺，设计了Ⅰ类目标化合物22个。其中，五元杂环起到“拟酰胺”的构象限制的作用。此外，采用SYBYL软件将目标分子与B-Raf蛋白进行对接，产生了抑制剂与靶酶的复合物模型，证实了目标分子设计上的合理性。合成的22个目标化合物均未见文献报道，结构经1H-NMR、13C－NMR、MS、IR及EA确证。
4.以Dasatinib作为先导化合物，首先利用计算机辅助药物设计对2－氨基苯并[d]噻唑类化合物进行定量构效关系(QSAR)研究，确定该类化合物产生激酶抑制活性的结构特征;再基于Dasatinib的构效关系分析，运用增环原理和拼合原理等药物设计的基本方法，用喹唑啉环替代Dasatinib结构中的嘧啶环，以苯并噻唑环替换噻唑环，以其它极性取代基替换4－羟乙基哌嗪部分，并用其他2，6位连有小取代基的苯胺代替2－氯-6-甲基苯胺环，成功设计出具有4－氨基喹唑啉基苯并[d]噻唑类母核的Ⅱ类目标化合物19个。此外，采用SYBYL软件将目标分子与Lyn蛋白进行对接，产生了抑制剂与靶酶的复合物模型，证实了目标分子的设计合理性。合成的19个目标化合物均未见文献报道，结构经1H-NMR、13C－NMR、MS、IR及EA确证。
5.对41个目标化合物进行了体外抗肿瘤活性测试，Ⅰ系列22个目标化合物中有8个化合物能够显著抑制人非小细胞肺癌细胞株(A549)和人乳腺癌细胞株(MDA-MB-231)，与阳性对照药Sorafenib活性相当。其中化合物Ia-2、Ia-4、Ia-6、Ia-9对A549细胞的抑制活性，以及Ia-2、Ia-4、Ia-9对MDA-MB-231细胞的抑制活性均超过了阳性对照药Sorafenib，可作进一步酶活性以及体内活性筛选研究。Ⅱ系列19个目标化合物中有11个化合物能够显著抑制人结肠癌细胞株(HCT-116)和(DLD1)，其中Ⅱa-1、Ⅱa-3、Ⅱa-6、Ⅱb-7、Ⅱe-1、Ⅱc-3、Ⅱc-4、Ⅱc-5、Ⅱc-6对HCT-116和DLD1的抑制活性与阳性对照药Dasatinib活性相当。
6.根据生物活性测试结果，对化合物构效关系进行了总结，Ⅰ类二芳基脲系列化合物，8个活性较好的化合物中，有6个是噻唑类Ⅰa系列化合物，2个是咪唑类Ⅰb系列化合物，Ⅰa系列的活性明显好于Ⅰb系列。当与脲基团相连苯环的间位都具有强吸电子取代基(如CF3,NO2)时化合物的活性较好，尤其以CF3取代活性更好。Ⅱ类2－氨基苯并[d]噻唑系列化合物，酰胺部分为2－氯-6-甲基苯胺Ⅱa系列和2，4，6-三甲基苯胺Ⅱc系列的活性明显高于2，6-二甲基苯胺Ⅱb系列。此外还分别对这两类化合物进行了QSAR和分子对接研究，为进一步的化合物设计和结构优化提供了依据。
关键词: 抗肿瘤药物 ；酪氨酸激酶抑制剂 ；药物设计 ；化学合成 ；定量构效关系 ；分子对接 ；抗肿瘤活性
摘要： 芳基二酮酸类化合物是第一类具有细胞内抗病毒活性的HIV-1整合酶抑制剂，但是其生物利用度不高，代谢稳定性差。因此，为了提高芳基二酮酸的生物相容性和代谢稳定性，我们以二酮酸及其生物电子等排体结构为核心，设计和合成了三类聚焦型化合物库。根据它们的结构多样性研究了它们的生物活性多样性，不同的结构衍生物表现出对HIV-1整合酶、PTP1B、多种肿瘤细胞系的抑制活性，我们分别进行了构效关系和结构优化研究。 芳基二酮酸类化合物的电子等排体S-1360显示出很好的生物利用度并进入Ⅱ期临床研究。但S-1360结构中与三氮唑相连的烯醇容易被还原，这种代谢不稳定性使得S-1360被终止临床研究。为了得到代谢稳定、结构新颖的HIV-1整合酶抑制剂，我们设计并合成了异噁唑、吡唑、异噻唑等5种结构类型的杂芳环羧酸衍生物作为1，3-二酮酸的生物电子等排体，其中3-芳基异噁唑-5-羧酸类化合物2-11显示较好的细胞内抑制HIV-1的活性(EC50=7.2μM)和较高的治疗系数(TI=39)。将羟胺基团连接到5-芳基异噁唑-3-羧酸类化合物2-4a末端的酸上，所得到的化合物2-5a显示更高的HIV-1整合酶链转移抑制活性(IC50=27μM)。而且，这类化合物在肿瘤细胞体外活性筛选中表现出较好的活性，3-苄氧苯环取代的吡唑-3-羧酸化合物2-13a对表皮生长因子受体(EGFR)高表达的人乳腺癌细胞株MDA-MB-435有较强的抑制活性，IC50低于1μM。4-硝基苯环取代的异噁唑-3-羧酸化合物2-4b在10μM浓度下对ErbB2高表达的人乳腺腺癌细胞SK-BR-3的抑制率为86.6％。 由于二酮酸类化合物和PTP1B底物结构上的相似性，我们合成了一系列不同苯环取代的芳基二酮酸化合物，并对化合物库进行了PTP1B抑制活性筛选，果然发现芳基二酮酸是一类新结构的PTP1B抑制剂，其中化合物3-2e对PTP1B的IC50为8μM。我们还得到了二酮酸3-2f与PTP1B复合物的X-ray晶体结构，确认了抑制剂与PTP1B的作用模式。通过结构优化，我们得到了对PTP1B抑制活性提高的芳基二酮酸二聚体，其IC50可以达到2μM。 8-羟基-7-羰酰胺-1，6-二氮杂萘作为芳基β-二酮酸的生物电子等排体，具有强效的体内HIV-1整合酶抑制活性，因此，我们以1，6-二氮杂萘为核心结构建立了聚焦性化合物库，设计合成了一系列5，8-取代-1，6-二氮杂萘-7-羰酰胺类化合物，主要探索5位-和8位-取代基对活性的影响。生物活性测试显示，8位-羟基取代的1，6-二氮杂萘-7-羰酰苄胺表现出优秀的HIV-1整合酶抑制活性，5位取代基可以起到调节HIV-1抑制活性的作用;而8位-胺基取代的1，6-二氮杂萘-7-羰酰胺对多种肿瘤细胞系有很好的抑制活性，半抑制浓度IC50在μM级别，而且与四种临床使用的抗肿瘤药物有很好的协同作用。 针对抗肿瘤活性，我们开展了进一步的构效关系研究，主要对8位取代基进行结构优化，设计合成了第二代5，8-取代-1，6-二氮杂萘-7-羰酰胺类抗肿瘤化合物，其中8位以刚性二胺取代的化合物4-8m对多种肿瘤细胞显示更好的活性，其对MDA-MBA435肿瘤细胞的IC50值为5.6μM。 我们保留8-位为刚性二胺取代，继续对化合物4-8m的7位进行修饰，设计合成了第三代5，8-取代-1，6-二氮杂萘-7-羰酰胺类抗肿瘤化合物，得到了对肿瘤细胞活性更好的对氯苄胺取代的化合物4-9h。它对MDA-MBA435肿瘤细胞的IC50由4.8μM提高到1.2μM。 对1，6-二氮杂萘-7-羰酰胺这类新结构的肿瘤抑制剂的机理研究中，我们发现部分化合物对EGFR酪氨酸激酶和Src激酶显示较好的抑制活性。在10μM浓度时，化合物4-9i对EGFR酪氨酸激酶的抑制率为68％，对Src激酶的抑制率高达90％。初步构效关系研究显示7位苄胺取代基为甲氧基或氯以及5位丙炔酸甲酯取代有利于酪氨酸激酶抑制活性。
关键词: 芳基二酮酸 ；电子等排体 ；聚焦型化合物库 ；生物活性 ；合成工艺