呫噸酮和斑蝥素衍生物的合成及其與生物大分子的相互作用研究.pdf

1、本文主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一部分(1-6章)闡述了以α-葡萄糖苷酶為作用靶標(biāo)的咕噸酮類衍生物的設(shè)計(jì)合成及構(gòu)效關(guān)系研究。第二部分(7、8章)闡述了以PP2A為靶標(biāo)的斑蝥素類衍生物的設(shè)計(jì)合成及構(gòu)效關(guān)系研究。 以酶作為靶標(biāo)，從天然活性化合物出發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和修飾，探索有機(jī)小分子和生物分子間的相互作用，是化學(xué)生物學(xué)的研究熱點(diǎn)，也是研發(fā)新藥的有效途徑，因此，近年來受到學(xué)者們的廣范關(guān)注。α-葡萄糖苷酶是人類許多重大疾病如糖尿病、腫瘤等

2、的相關(guān)酶，而蛋白磷酸酶PP2A也是腫瘤疾病的治療靶標(biāo)，因此，本課題選擇以這兩個(gè)酶為靶標(biāo)，并分別選擇天然活性成分咕噸酮化合物和斑蝥素為母體化合物，開展構(gòu)效關(guān)系探索，不僅從理論上有助于闡明這些化合物與酶的相互作用及可能的作用模式，而且對于探索新的糖尿病和抗腫瘤藥物有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。 第一部分首先詳細(xì)地介紹了近年來α-葡萄糖苷酶及其抑制劑的研究進(jìn)展及目前存在的不足，并對咕噸酮類衍生物的結(jié)構(gòu)、生理活性和合成進(jìn)展作了較為詳細(xì)地綜述。在此

3、基礎(chǔ)上，采用逐步深入的方式，即從初步設(shè)計(jì)合成到構(gòu)效關(guān)系分析(包括定量構(gòu)效關(guān)系計(jì)算，QSAR)，然后再依據(jù)構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)合成的方式，共合成了多個(gè)系列共計(jì)80個(gè)咕噸酮衍生物(其中60多個(gè)化合物未見文獻(xiàn)報(bào)道)，并測試了它們對α-葡萄糖苷酶的抑制活性，從而獲得了十分有價(jià)值的構(gòu)效關(guān)系，并首次提出了咕噸酮以π-π堆積與α-葡萄糖苷酶相互作用的新模式，本研究的部分成果已在Bioorganic&Medicinal Chemistry雜志上發(fā)表兩

4、篇論文(2006，14(16)，5683-5690，和2007，15(8)，2810-2814)，尚有部分研究成果待整理發(fā)表。具體研究工作分5章(第2～6章)展開闡述。 在第二章中，我們首先設(shè)計(jì)合成了系列羥基咕噸酮(1b-1i)及其衍生物(化合物2a-e，3a-3q，4a-4c)，并探討了它們對α-葡萄糖苷酶活性的影響。研究獲得了以下構(gòu)效關(guān)系：(1)化合物的抑制活性依賴于羥基的數(shù)目和位置；(2)直鏈取代烷基對活性影響較小，而雜環(huán)

5、取代基則有助于活性的提高。 為了對進(jìn)一步的設(shè)計(jì)提供更有價(jià)值的構(gòu)效關(guān)系指導(dǎo)，第3章對上述已合成的30個(gè)羥基咕噸酮及其衍生物進(jìn)行系統(tǒng)的OSAR研究，結(jié)果顯示：氫鍵參數(shù)和化合物分子Z軸方向(垂直于環(huán)平面)的極化率P<,z>是影響咕噸酮衍生物抑制效果的兩個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 基于多羥基咕噸酮類衍生物的構(gòu)效關(guān)系及QSAR研究結(jié)果，在第4章中，我們進(jìn)一步設(shè)計(jì)并合成了具有擴(kuò)大7c共軛體系特征的苯并咕噸酮衍生物(5a-5k)。結(jié)果顯示苯并

6、咕噸酮衍生物系列不僅可以大大提高對α-葡萄糖苷酶的抑制活性，而且很可能是通過π-π堆積作用模式及C3位羥基作為氫鍵給體與酶結(jié)合的。這是在α-葡萄糖苷酶抑制劑的研究中首次提出兀．兀堆積的作用模式。為了進(jìn)一步研究π-π堆積作用及氫鍵作用，本文還設(shè)計(jì)合成了咕噸酮的羰基還原化合物及氨基取代化合物(6a-6i)。羰基的還原破壞了化合物的共軛作用，導(dǎo)致活性的降低；而氨基的引入則提高了化合物形成氫鍵的能力，使化合物的活性普遍提高。 抑制活性較

7、高的三環(huán)咕噸酮代表物1h與四環(huán)苯并咕噸酮化合物5a的協(xié)同作用研究結(jié)果顯示，它們具有明顯的協(xié)同作用，且在摩爾比為3：7的條件下協(xié)同作用最明顯。這一結(jié)果表明：三環(huán)咕噸酮化合物與四環(huán)苯并咕噸酮化合物的作用模式有所不同，很可能作用于酶的不同區(qū)域或者同一區(qū)域的不同位點(diǎn)。動力學(xué)研究表明，1h和5a均為非競爭型抑制劑。本文還利用CD光譜研究了兩類化合物對α-葡萄糖苷酶二級結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明1h和5a能夠有效地影響酶的疏水區(qū)域的形成，從而抑制酶的催化

8、活性。第5章闡述了苯并咕噸酮的二聯(lián)體的合成探索，在這一探索過程中，發(fā)現(xiàn)了一類分子內(nèi)環(huán)合和一類溶劑參與的反應(yīng)，獲得了系列苯并咕噸酮衍生物7a-7e、8a-8c、9a-9d、10a-10f和11a，通過NMR、MS和IR對它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確證，并對它們的反應(yīng)機(jī)理做了初步的推測。其中化合物11a對α-葡萄糖苷酶表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑制活性，IC<,50>值僅為3.4μM。 第6章闡述了部分咕噸酮衍生物對六種腫瘤細(xì)胞株增殖的抑制作用，測試結(jié)果表明

9、：這些合成的咕噸酮衍生物對肝癌細(xì)胞有選擇性抑制作用，其中有兩個(gè)化合物的活性很高，與順鉑的活性相當(dāng)，有希望成為抗肝癌藥物的先導(dǎo)物。 第二部分首先詳細(xì)介紹了PP2A抑制劑的研究進(jìn)展及斑蝥素衍生物作為PP2A抑制劑的結(jié)構(gòu)改造和構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上對斑蝥素的酸酐部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，設(shè)計(jì)合成了具有六員酸酐結(jié)構(gòu)特征的新型衍生物及系列酸酐開環(huán)化合物(1-7)，并探討了以上斑蝥素衍生物對PP2A的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)：設(shè)計(jì)的六員環(huán)酸酐喪失了