双靶点美金刚衍生物的设计、合成、活性评价及西达本胺合成和衍生物的研究

发布时间：2020-10-09 18:57

　　本论文工作分为两个部分:1.以组蛋白去乙酰化酶(HDACs)抑制剂为骨架结构的双靶点美金刚衍生物的设计、合成及初步生物活性评价;2.抗肿瘤药物西达本胺的合成工艺优化及其衍生物的设计、合成和初步生物活性评价。近年来很多研究表明表观遗传修饰在神经退行性疾病中扮演着重要角色,而其中HDACs在与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)患者的认知相关的基因表达与信号转导过程中具有重要的调控作用,为AD的治疗研究提供了新的药物靶点。但不同类型的HDACs在AD认知功能变化中的具体作用和神经保护或神经毒性作用都各不相同,其中HDAC2和HDAC6在AD的发生、发展过程中的重要作用最被广泛研究。另外HDACs广谱抑制剂在肿瘤治疗领域的应用也受限于其较大的副作用,所以HDACs亚型选择性抑制剂的研究对AD和肿瘤治疗领域具有重大意义。但是,对于像AD和肿瘤这样的复杂疾病,针对单一作用靶点的药物往往不能对此类疾病产生很好的治疗效果。因此,对复杂疾病机制网络的多个靶点、多个节点蛋白同时干预,从而调控整个疾病机制网络的多靶点药物将会是更优的治疗策略。盐酸美金刚是目前唯一上市的用于治疗AD的N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)拮抗剂,也是近十五年来唯一上市的抗AD药物。本课题组基于HDACs抑制剂的药效团模型,以美金刚的结构骨架为Cap基团,不同类型脂肪链和芳香链作为Linker,以羟肟酸、苯甲酰胺或巯基作为ZBG,设计、合成了 32个新型HDACs-NMDAR双靶点抗AD的美金刚衍生物。经过初步的体外活性评价,我们发现了具有较好NMDAR-HDAC双靶点抑制活性的苗头化合物9d,具有一定的HDAC6选择性抑制作用,同时它还保持了与美金刚相当的NMDAR拮抗活性,对这两个靶点的抑制活性保持在同一数量级,并对H2O2损伤的PC12细胞表现出很强的神经细胞保护作用(水溶性维生素E的30倍),且可以很好地通过血脑屏障,可以作为潜在的抗AD双靶点药物。此外,我们还筛选出了具有较好HDACs抑制活性的异羟肟酸类化合物12b和苯甲酰胺类化合物13b,它们都具有很高的抗肿瘤细胞增殖活性。我们不仅设计并筛选出了抗AD或肿瘤的活性化合物,更是验证了这是一种更高效率的抗AD或肿瘤药物的研究思路。此外,我们还对我国拥有自主知识产权的抗肿瘤药物西达本胺(Chidamide,商品名爱谱沙/Epidaza)进行了工艺和衍生物的研究。国内外对西达本胺的合成工艺研究较少,现有的合成工艺仍有较大优化空间。优化后的总收率由原研工艺的29%提升为47%,并大大缩短了反应时间,降低了生产成本。为进一步寻找更高选择性、更低副作用的候选药物,并进一步阐明西达本胺的构效关系,本研究从苯甲酰胺类HDACs抑制剂的构效关系入手,在原结构的游离氨基对位引入不同的芳香取代基去占据HDACs活性口袋中的14 A空腔,以期获得对HDAC1具有更高选择性和抑制活性的新型衍生物。据此设计、合成了 12个新型西达本胺的衍生物,且该衍生并不在专利保护的范围之内。然而,在后期的体外HDACs抑酶活性和体外抗肿瘤细胞增殖活性评价中,所有衍生物皆表现出比西达本胺较差的HDACs抑制活性和抗肿瘤活性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R914
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章前言
    第一节组蛋白去乙酰化酶
        1.1 表观遗传修饰
        1.2 组蛋白去乙酰化酶
        1.3 组蛋白去乙酰化酶抑制剂
    第二节组蛋白去乙酰化酶与阿尔茨海默病
        2.1 阿尔茨海默病现状
        2.2 Class Ⅰ HDACs与AD
        2.3 ClassⅡHDACs与AD
        2.4 Class Ⅲ HDACs(SIRTs)与AD
    第三节多靶点设计策略
        3.1 多靶点设计策略
        3.2 HDACs抑制剂与多靶点设计
第二章以HDACs抑制剂为骨架的双靶点美金刚衍生物的设计、合成和生物活性评价
    第一节目标化合物的设计思路
    第二节目标化合物的合成及结构确证
        2.1 合成路线
        2.2 实验部分
            2.2.1 目标化合物3a-3d和4a-4d的合成
            2.2.2 目标化合物6a-6c和7a-7c的合成
            2.2.3 目标化合物9a-9d和10a-10d的合成
            2.2.4 目标化合物12a-12d、13a-13d和14a-14b的合成
    第三节目标化合物的活性评价和构效关系讨论
        3.1 实验方法和原理
            3.1.1 体外HDACs抑酶活性实验
            3.1.2 体外NMDAR拮抗活性评价
            3.1.3 细胞保护活性筛选
            3.1.4 体内血脑屏障通透性评价
            3.1.5 体外抗肿瘤细胞增殖实验
        3.2 活性评价结果与讨论
            3.2.1 化合物对HeLa细胞核提取物的抑制活性和构效关系讨论
            3.2.2 目标化合物对HDACs亚型选择性实验结果与讨论
            3.2.3 目标化合物对NMDAR的拮抗活性评价结果和讨论
            3.2.4 化合物的细胞保护活性筛选结果与讨论
            3.2.5 体内血脑屏障通透性评价结果与讨论
            3.2.6 化合物体外抗增殖活性结果与讨论
    第四节总结与展望
第三章抗肿瘤药物西达本胺的合成工艺优化及其衍生物的设计、合成和活性评价
    第一节西达本胺的合成工艺优化
        1.1 背景介绍
        1.2 合成工艺研究
            1.2.1 合成路线的比较与分析
            1.2.2 合成工艺的优化设计
        1.3 实验部分
            1.3.1 试剂和仪器
            1.3.2 3-吡啶丙烯酸(2)的合成
            1.3.3 4-[N-(吡啶-3)-丙烯酰胺甲基]苯甲酸(3)的合成
            1.3.4 西达本胺(4)的合成
        1.4 总结与展望
    第二节西达本胺衍生物的设计、合成和活性评价
        2.1 衍生物的设计思路
        2.2 衍生物的合成
            2.2.1 合成路线
            2.2.2 实验部分
        2.3 衍生物的初步活性评价
            2.3.1 实验方法和原理
            2.3.2 活性评价结果与讨论
        2.4 总结与展望
参考文献
附录部分化合物的图谱数据
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
附件

【参考文献】