吡唑衍生物的多样性合成及生物活性评价

论文摘要

在过去的十几年中,化学遗传学已经成为一种有效研究蛋白质功能的新兴学科。化学遗传学以有机小分子化合物为研究工具,所依据的理论与传统的基因学类似。但是,化学遗传学利用小分子对蛋白质功能进行实时的直接改变,而非通过间接影响其基因来实现。化学遗传学常常可以用来确定不同蛋白质调节的生命过程,了解蛋白质如何在分子水平上发挥其生物学功能,并明确小分子化合物可能具有的药用价值。根据研究起始点的不同,化学遗传学可以分为正向化学遗传学和反向化学遗传学。在正向化学遗传学研究中,科学家以感兴趣的表现型开始,以确认靶标蛋白和药物前体分子为结束。化学遗传学依赖于快速易得、结构复杂多样小分子库的建立。结构的复杂性是非常重要的,众所周知,用来调节蛋白质之间相互作用的小分子多为一些结构复杂的天然化合物。增加小分子化合物中刚性结构的数量和种类是必要的,结构上的改变可以影响化合物与蛋白质之间的结合作用,进而影响蛋白质之间的相互作用。构建化合物结构的多样化也是非常重要的,因为化学遗传学研究中化合物表现型所对应的靶标蛋白可能是任何细胞和生命体的蛋白质之一。与传统的以合成某些具体化合物为目标的靶向合成法相比,多样性合成的目标是以简单的反应原料开始,通过简便的方法合成结构复杂多样的小分子化合物库。吡唑是一类非常重要的含氮杂环化合物,对吡唑衍生物的研究在化学和医药学中已经占据了非常重要的位置。吡唑类化合物在表现出一系列广泛生物活性的同时,还常常伴有低毒性的特点。对吡唑类化合物近几十年的研究表明,吡唑类化合物具有显著地抗癌、抗菌消炎、抗病毒、抗抑郁、抗血管增生、抗青光眼、抗氧化和镇痛等药物学活性。吡唑类化合物所具有的这些对人体健康潜在的益处,引起了人们极大的关注。基于以上的研究背景,本论文研究的指导思想为：在正向化学遗传学和多样性合成思想的指导下,构建了结构多样的吡唑类有机小分子化合物库。研究了体外条件下吡唑类小分子对肺癌A549细胞模型的抑制活性,并就其抑制机理进行了探究。主要成果：1.合成了一系列新颖的1H吡唑-5-碳酰腙类衍生物Ⅰ,并研究了化合物对肺癌A549细胞增殖的影响。研究结果表明：化合物对A549细胞都表现出抑制增殖的性质,且化合物3e的抑制效果最好。深入的研究证实化合物3e通过诱导凋亡机制抑制肺癌细胞的增殖。2.常规条件下,经过缩合反应合成了一系列吡唑肟类的化合物Ⅱ,其结构均通过了红外、核磁和高分辨质谱的表征。异构化的中间体6a和6a’,可以通过与吡唑相连亚甲基化学位移的不同进行区分,两种化合物的最终构型也得到了X射线单晶衍射的验证。系列化合物对A549细胞的抑制效果表现出了剂量依赖性和时间依赖性,而且化合物的抑制作用主要是通过诱导细胞的自噬实现的。3.化合物1-（2-羰基-2-芳基乙基）-3-芳基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯经过硼氢化钠的还原作用得到了酯基也被还原的吡唑醇类化合物Ⅲ。化合物的结构全都通过了红外、核磁和高分辨质谱的表征,部分经过了碳-13谱和X射线单晶衍射的确认。初步的生物活性实验表明,化合物7d和7e通过诱导细胞自噬和细胞周期阻滞来抑制肺癌A549细胞的增殖。4.通过一步微波条件下的无溶剂反应高收率的制备得到了吡唑并[1,5-a]吡嗪-4（5Ⅱ）-酮化合物Ⅳ和噁唑并[3,2-d]吡唑并[1,5-α]北嗪-5(3H]-酮化合物Ⅴ。化合物的结构得到了充分的表征,而且得到了一种化合物的单晶结构。所合成的化合物Ⅳ对肺癌A549和H322细胞均表现出了剂量依赖性的抑制活性。5.通过简易的两步法反应高收率的制备得到化合物Ⅵ,进而经过一步扩环反应合成化合物Ⅶ。实验中还分离得到了化合物Ⅷ的一种副产物。目前,对于此类吡唑并吡嗪酮类化合物的生物活性实验正在测试中。6.设计合成了一系列含有吡唑并[1,5-a]呲嗪结构的荧光化合物Ⅷ,化合物的结构得到了红外、核磁、高分辨质谱和单晶衍射实验的确认。对化合物的紫外可见和荧光性质进行了研究；测试了pH值对化合物13a在醇水溶液中紫外光谱的影响,并从理论计算的角度进行了解释。化合物13a的解离常数pKa也通过光谱测量分析的方法计算得到。总之,在本论文中我们多样性地合成了多系列吡唑类衍生物并对其进行了生物活性实验。我们的研究成果为进一步研究有机小分子诱导细胞死亡方式的机制和寻找新型高效的抗癌药物奠定了基础!

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 化学遗传学
• 1.2 细胞的死亡方式
• 1.3 多样性合成
• 1.4 吡唑衍生物的生物活性及其多样性合成
• 参考文献
• 第二章 （E）-1-（4-叔丁基苄基）-N（1-芳基亚乙基）-3-芳基-1H-吡唑-5-碳酰腙化合物的合成及生物活性评价
• 2.1 引言
• 2.2 主要仪器和试剂
• 2.3 实验部分
• 2.4 结果与讨论
• 2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 1-（2-羟亚胺基-2-芳基乙基）-3-芳基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯的合成及生物活性评价
• 3.1 引言
• 3.2 主要仪器和试剂
• 3.3 实验部分
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 2-（5-羟甲基-3-芳基-1H-1H-吡唑基）-1-芳基乙醇化合物的合成及生物活性评价
• 4.1 引言
• 4.2 仪器与试剂
• 4.3 实验部分
• 4.4 结果与讨论
• 4.5 结论
• 参考文献
• 第五章 2,6-二芳基吡唑并[1,5-α]吡嗪-4（5H）-酮的微波无溶剂法合成及生物活性评价
• 5.1 引言
• 5.2 仪器与试剂
• 5.3 实验部分
• 5.4 结果与讨论
• 5.5 结论
• 参考文献
• 第六章 2,7-二芳基-5,8-二氢-4H-吡唑并[5,1-d][1,2,5]三氮七元环-4-酮的合成及结构表征
• 6.1 引言
• 6.2 仪器与试剂
• 6.3 实验部分
• 6.4 结果与讨论
• 6.5 结论
• 参考文献
• 第七章 2,6-二芳基吡唑并[1,5-a]吡嗪-4（5H）-酮的合成及光学性质研究
• 7.1 引言
• 7.2 仪器与试剂
• 7.3 实验部分
• 7.4 结果与讨论
• 7.5 结论
• 参考文献
• 结束语
• 附录
• 博士期间完成的学术论文
• 致谢
• 外文论文
• 学位论文评阅及答辩情况表