苯并三嗪/吡啶并三嗪类化合物的设计、合成及抗肿瘤活性研究

论文摘要

血管生成与肿瘤的生长、浸润、转移密切相关,破坏或者抑制肿瘤的新生血管生成能够有效地阻止肿瘤的生长和转移。蛋白酪氨酸激酶是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质,在细胞内的信号转导通路中占据着十分重要的地位。因此以肿瘤血管为靶点,特别是以血管内皮生长因子受体酪氨酸激酶（VEGFR）为靶点的抗肿瘤药物成为当今世界上抗肿瘤药物研究的热点,其中小分子化合物占多数,它们作为ATP竞争性抑制剂发挥作用。本文主要综述了国内外已上市及正在进行研究的小分子酪氨酸激酶抑制剂,重点介绍了VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂的最新研究进展。本文利用Sybyl6.91分子设计软件包,提取VEGFR-2与其抑制剂4-氨基呋喃并[2,3-d]嘧啶复合物晶体结构中化合物的活性构象,并以此为模板构建文献报道的4-氨基噻吩并[2,3-d]嘧啶类VEGFR-2抑制剂的结构,通过比较分子力场分析法（comparative molecularfield analysis,CoMFA）,得到该类化合物的三维定量构效关系模型。按照该构效关系模型的提示,结合对ATP与受体酪氨酸激酶的作用方式分析,参考VEGFR抑制剂vatalanib及vandetanib的结构,将4-氨基呋喃并[2,3-d]嘧啶环改造成1,2,3-苯并三嗪及吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪结构,并向其4位、6位及7位引入取代基,设计并合成了三类共计109个目标化合物,包括26个4-取代苯胺基-1,2,3-苯并三嗪类化合物（A01-A26）,67个4-取代苯胺基-6-甲氧基-7-烷氧基-1,2,3-苯并三嗪类化合物（B01-B17,C01-C17,D01-D17,E01-E16）和16个4-取代苯胺基吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪类化合物（F01-F16）。其中103个为未见文献报道的化合物。化合物经1H-NMR、IR、MS等谱图数据确证其结构。红外图谱中,1,2,3-苯并三嗪环骨架伸缩振动的特征峰为3100、1620、1570、1500cm-1;吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪环骨架伸缩振动的特征峰为1610、1570、1500 cm-1。总结了所合成的目标化合物的1H-NMR图谱数据规律如下:①4位亚氨基上氢原子的化学位移受母环上取代基的影响较大:当苯并三嗪环上无取代基时（A01-A17）,化学位移在10.01-10.20 ppm之间;当苯并三嗪环上氮原子成季铵盐时（A18-A26）,化学位移在11.59-11.76 ppm之间;苯并三嗪环上引入供电基后（B,C,D,E系列）,化学位移降至9.50-9.81 ppm之间;吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪环（F系列）4位亚氨基上氢原子的化学位移在10.36-10.70 ppm之间;②以苯并三嗪为母环的化合物5位及8位氢原子化学位移规律:环上无取代基时（A01-A17）,5位及8位氢原子均表现为双重峰,化学位移在8.20 ppm及8.60 ppm左右,偶合常数为8.0 Hz左右;成季铵盐后（A18-A26）,化学位移向低场移动到8.40 ppm及8.80 ppm左右;母环6,7位增加烷氧基侧链（B,C,D,E系列）后,化学位移向高场移动到7.60 ppm及7.90 ppm左右,表现为单峰;③F系列化合物8位及7位氢原子化学位移分别在8.70 ppm及8.20 ppm左右,表现为双重峰,偶合常数为8.7 Hz左右。对正在开展Ⅲ期临床研究的VEGFR特异性抑制剂vatalanib succinate的合成工艺进行了初步探索,以苯并呋喃酮和4-吡啶甲醛为起始物,经加成、重排、取代和成盐等5步反应生成目标化合物,总收率为22.2%,降低了成本,简化了操作。以vatalanib succinate为阳性对照药,采用MTT法,测试了目标化合物对小鼠微血管内皮细胞（MVEC）的生长抑制作用。7个化合物（B09,B10,B11,C08,E12,E15,E16）活性与vatalanib succinate(GI50=38.15μM)相当;44个化合物（B01,B04,B05,B12,B13,C01,C03,C05,C07,C09,C10,C12,C13,C16,C17,D03,D05,D09,D10,D11,D12,D13,D15,D17,E01,E05,E09,E13,F01-F16）的活性强于vatalanib succinate,其中C12,D17,F07,F09活性显著,GI50分别为7.98,9.09,5.25,4.28μM。C12,D17,F07,F09等四个化合物对人乳腺癌细胞T47D,人前列腺癌细胞DU145,PC-3,小鼠Lewis肺癌细胞,小鼠黑素瘤细胞B16F0,人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的生长抑制活性均大于vatalanib succinate,C12,F07,F09对HUVEC的GI50在2.21-3.73μM之间,对四种实体瘤细胞的GI50在3.79-6.91μM之间,为vatalanib succinateGI50值的十分之一左右,值得深入研究。初步总结目标化合物抑制MVEC生长的活性与其化学结构之间的关系如下:4-取代苯胺基苯并三嗪类化合物对MVEC增殖无抑制作用,4-取代苯胺基-[3,2-d]-1,2,3-吡啶并三嗪类化合物活性高于4-取代苯胺基-6-甲氧基7-烷氧基苯并三嗪类化合物;7位为氯丙氧基的化合物,活性高于相应的乙氧基、正丁氧基、正戊氧基取代的苯并三嗪类化合物;3-氯4-氟苯胺基、3-三氟甲基-4-氟苯胺基的引入显著提高化合物活性。利用Autodock 4.0软件,将活性最好的两个目标化合物C12及F09分别与VEGFR-2进行了分子对接。结果显示,目标化合物与靶点的结合模式与ATP与靶点的结合模式一致,表明目标化合物可能具有ATP竞争性抑制剂的作用,从而验证了化合物设计的合理性,并为进一步的化合物结构改造及新化合物的设计指明了方向。目标化合物的分子水平活性筛选及其作用机制研究正在进行中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 血管生成
• 1.1.1 血管生成与肿瘤
• 1.1.2 VEGF及其受体
• 1.2 蛋白酪氨酸激酶
• 1.3 血管生成抑制剂
• 1.3.1 血管生成抑制剂的优点
• 1.3.2 小分子VEGFR-2抑制剂
• 1.4 小结
• 第二章 目标化合物设计
• 2.1 4-取代苯胺基苯并三嗪类化合物的设计
• 2.1.1 3D-QSAR研究
• 2.1.2 ATP与酪氨酸激酶受体结合方式
• 2.1.3 4-取代苯胺基苯并三嗪类化合物的设计
• 2.2 4-取代苯胺基-6-甲氧基-7-烷氧基苯并三嗪类化合物的设计
• 2.3 4-取代苯胺基吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪类化合物的设计
• 第三章 目标化合物的合成
• 3.1 4-取代苯胺基-1,2,3-苯并三嗪类化合物的合成
• 3.2 7-烷氧基-6-甲氧基-4-取代苯胺基苯并三嗪类化合物的合成
• 3.3 4-取代苯胺基吡啶并[3,2-d]-1,2,3-三嗪类化合物的合成
• 3.4 Vatalanib succinate的合成
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 化学部分
• 4.1.1 目标化合物红外图谱规律
• 4.1.2 目标化合物氢谱规律
• 4.2 目标化合物的抗细胞增殖活性结果与构效关系分析
• 4.3 部分化合物的抗多种细胞增殖活性
• 4.4 目标化合物与靶点的分子对接实验
• 第五章 结论
• 第六章 实验部分
• 6.1 化学实验
• 6.2 药理实验
• 6.3 计算机辅助药物设计
• 参考文献
• 个人简历
• 致谢
• 附图