（有机化学专业论文）新型吡唑并吡嗪酮衍生物的合成及其生物活性评价.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 吡嗪酮类化合物是有效的蛋白酶抑制剂，吡嗪酮衍生物具有良好的抗炎镇 痛、抗过敏、抗哮喘、抗凝血、还可用于治疗某些血管疾病。多年来一直受到人 们的广泛关注，成为化学家们深入研究的热点之一。 吡嗪酮类化合物无论是单一，还是与一个或多个其它具有生物活性的化合物 结合在配药学上都是可行的。在结构修饰方面通过药效基团的合理搭配往往可以 得到更好的生物活性。因此在具有消炎、止痛、退热、抑菌、杀菌、抗高血糖、 抗癌、抗凝血等药理活性的吡唑类化合物中引入吡嗪酮化学结构，以进一步探索 吡嗪酮衍生物潜在药理活性和新用途有着重要的意义。 本研究的主要目的是合成一系列新型吡唑并吡嗪酮衍生物，评价其潜在的 生物活性，筛选人肺癌a 5 4 9 细胞凋亡诱导剂。 本研究的工作包括以下五个部分： 1 在常规加热的条件下，以1 ( 2 溴乙基) 3 芳基i h 吡唑5 甲酸乙酯衍 生物为原料，与胺反应合成一系列的吡唑并吡嗪酮衍生物3 ( 3 a - 3 r ) 。产物结构 由1 h n m r 、i r 及m s 进行了表征。 2 在微波促进的条件下，以1 ( 2 溴乙基) 3 芳基1 h 吡唑5 甲酸乙酯衍 生物为原料，与胺反应合成一系列的吡唑并吡嗪酮衍生物。 3 化合物3 的晶体培养与晶体结构表征，用溶剂( 乙酸乙酯) 在室温条件 下缓慢挥发法得到适于x 射线衍射实验的晶体3 k 、3 l 。x 射线衍射测得化合物 的结构图，验证了化合物的结构。 4 在合成吡唑并吡嗪酮衍生物3 ( 3 a - 3 r ) 的基础上，对其生物活性进行了研 究，生物活性实验的结果表明，在1 6 2 4 9 m 浓度范围内3 f 、3 m 、3 n 、3 0 以及 3 q 均能有效的抑制a 5 4 9 细胞的增殖。其中，3 0 效果最为显著。 5 在其生物活性研究的基础上，探讨了其构效关系( s a r ) 。构效关系研 究表明，化合物3 a - 3 r 的活性与苯环上取代基的类型有关。氯取代的3 m 、3 n 和 3 0 显示出更高的抑制活性。 总之，本文以1 ( 2 溴乙基) 3 芳基1 h 吡唑5 甲酸乙酯衍生物为原料， 合成了一系列的吡唑并吡嗪酮衍生物，并将一种新颖、高效、绿色的微波辐射的 山东大学硕士学位论文 反应方法应用到5 取代基2 一( 4 芳基) 6 , 7 - 二氢n e p a l 1 ，5 a 】吡嗪4 ( 5 功一酮衍生 物的合成中，大大缩短了反应时间，提高了反应效率。评价了这一系列吡唑并吡 嗪酮衍生物的生物活性，为研究药物诱导癌细胞凋亡的作用机制，探讨结构与药 效的关系奠定了基础。 2 关键词：吡唑；吡嗪酮；微波促进合成；单晶；a 5 4 9 细胞 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t p y r a z i n o n ea r ce f f e c t i v ep r o t e a s ei n h i b i t o r s p y r a z i n o n ed e r i v a t i v e sw h i c hh a v e g o o da n t i i n f l a m m a t o r y ，a n a l g e s i c ，a n t i a l l e r g i c ，a n t i a s t h m aa n da n t i c l o t t i n gc a n a l s o b eu s e df o rt h et r e a t m e n to fc e r t a i nv a s c u l a rd i s e a s e s o v e rt h ey e a r sp y r a z i n o n e d e r i v a t i v e sh a v e b e e nw i d e s p r e a dc o n c e r n e da n db e c o m eo n eo ft h et o p i c sw h i c ht h e c h e m i s t ss t u d yi nd e p t h p y r a z i n o n e ，w h e t h e rs i n g l eo rc o m b i n e w i t ho n eo rm o r eo t h e rt h e r a p e u t i ca n d a c t i v a t e dc o m p o u n d si nc o n j u n c t i o na r ef e a s i b l ei np h a r m a c y t h eb e t t e rb i o l o g i c a l a c t i v i t yc a nb ea c h i e v e dt h r o u g ha r e a s o n a b l ee f f i c a c yg r o u pi nt h es t r u c t u r a l m o d i f i c a t i o n t h e r e f o r e ，t h ei n t r o d u c t i o no fp y r a z i n o n ec h e m i c a ls t r u c t u r et ot h e p y r a z o l ec o m p o u n d sw i t ha n t i - i n f l a m m a t o r y , a n a l g e s i c ，a n t i p y r e t i c ，a n t i b a c t e r i a l ， b a c t e r i c i d a l ，a n t i - h i g hb l o o ds u g a r ，a n t i c a n c e ra n da n t i - c l o t t i n ga g e n t p h a r m a c o l o g i c a la c t i v i t yw o u l d h a v ei m p o r t a n ta p p l i c a t i o ni nt h ef u r t h e rs t u d yo ft h e p o t e n t i a lp h a r m a c o l o g i c a la c t i v i t yo ft h ep y r a z i n o n ed e r i v a t i v e s w et h u si n t e n dt os y n t h e s i z eas e r i e so fn o v e lp y r a z o l o 1 ，5 一a p y r a z i n - 4 ( 5 h ) o n e d e r i v a t i v e s ，i n v e s t i g a t et h eb i o l o g i c a la c t i v i t i e si na 5 4 9l u n gc a n c e rc e l lg r o w t hi n o r d e rt of i n do u tt h en o v e lp o t e n ta g e n t sw i t hi n h i b i t o r ya c t i v i t ya g a i n s tc a n c e l c e l l g r o w t h f i v ea s p e c t sw e r ei n c l u d e di nt h i sp a p e r ： 1 as e r i e so fn o v e lp y r a z o l o 1 ，5 - a p y r a z i n - 4 ( 5 h ) o n ed e f i v m i v e s3o a - 3 r ) w e r e s y n t h e s i z e db y t h er e a c t i o n o f e t h y l 3 - a r y l 1 - ( 2 - b r o m o e t h y l ) - 1h - p y r a z o l e 5 c a r b o x y l a t ea n da m i n ei nt h eg e n e r a lh e m i n g c o n d i t i o n t h es t r u c t u r e so ft h ec o m p o u n d sw e r ed e t e r m i n e db yi r ，1 hn m ra n d m a s ss p e c t r o s c o p y 2 t h es y n t h e s i so fp y r a z o l o 1 ，5 - a p y r a z i n - 4 ( 5 h ) - o n ed e r i v m i v e s ( 3 a - 3 r ) b y m i c r o w a v e - a s s i s t e dt e c h n i q u e 3 t h er e p r e s e n t a t i v es i n g l e c r y s t a ls t r u c t u r a lc h a r a c t e r i z a t i o no ft h ec o m p o u n d s3 k a n d3 1w e r es t u d i e db yx r a y 3 山东大学硕士学位论文 4 w es t u d i e dt h eb i o a c t i v i t yo fp y r a z o l o 1 ，5 a p y r a z i n - 4 ( 5 h ) - o n ed e r i v a t i v e s ( 3 a - 3 r ) t h eb i o l o g i c a le v a l u a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tc o m p o u n d s3 f 、3 m 、3 n 、3 0a n d 3 qc o u l di n h i b i tt h ec e l lg r o w t ho b v i o u s l yi nt h ec o n c e n t r a t i o n so f16 - - 6 4 b ma f t e r4 8 ho ft h et r e a t m e n t a m o n go ft h e m ，c o m p o u n d3 0w e r em o r ee f f e c t i v et oi n h i b i ta 5 4 9 c e l lg r o w t h 5 s a re x h i b i t e dt h a tt h ec y t o t o x i cp o t e n c yw a sh i g h l yd e p e n d e n t ，a se x p e c t e d ，o n t h es u b s t i t u t i o n t y p e sa n dp a t t e r n s o nt h e a r y lr i n g t h ec o m p o u n d sw i t h 4 - e h l o r o p h e n y lg r o u p3 m 、3 na n d3 0a r em o r ee f f e c t i v ei nd o s a g e a n dt i m e d e p e n d e n tm a n n e r s i nc o n c l u s i o n ，w es y n t h e s i z e das e r i e so fu s e f u li n t e r m e d i a t e sa n dm a n yi m p o r t a n t p r o d u c t s f u r t h e r m o r e ，w ep r o p o s e dan o v e la n de f f i c i e n tm e t h o dt h a ti sf r i e n d l yt o e n v i r o n m e n tf o r t h es y n t h e s i so fp y r a z o l o 1 ，5 a p y r a z i n - 4 ( 5 h ) - o n e d e r i v a t i v e s ， g r e a t l ys h o r t e n e dt h e r e a c t i o nt i m e ，i m p r o v e dt h ee f f i c i e n c yo ft h er e a c t i o n b i o l o g i c a la c t i v i t y e v a l u a t i o na n ds a ro ft h i ss e r i e so fp y r a z o l o p y r a z i n o n e s d e r i v a t i v e sp r o v i d e dau s e f u lt o o lf o rt h es t u d yo fd r u g i n d u c e da p o p t o s i sm e c h a n i s m o fc a n c e l e e l l s 4 k e y w o r d s ：p y r a z o l e ；p y r a z i n o n e ；m i c r o w a v e - a s s i s t e ds y n t h e s i s ；s i n g l e c r y s t a l ； a 5 4 9c e l l s 山东大学硕士学位论文 a r c p t m s t n m r m s 6 t o o l m l g h m m r t m p m w ： t l c p m d m s o x r a y a 5 4 9 m 1 v r l d h 符号说明 a n a l y t i c a lr e a g e n t ，分析纯 c h e m i e a lp u r e ，化学纯 t e t r a m e t h y s i l a n e ，四甲基硅烷 i n f r a - r e ds p e c t r o s c r o p ，红外光谱 n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e ，核磁共振 ：监 蹈 m a s ss p e c t r u m ，质谱 化学位移，单位p p m m o l e ，摩尔 m i l l i l i t e r ，毫升 g r a m ，克 c e l s i u s ，摄氏度 h o u r ，小时 m i n u t e ，分钟 r o o m t e m p e r a t u r e ，室温 m e l t i n gp o i n t ，熔点 微波 薄层色谱 i _ t m o l l 二甲基亚砜 x 射线 人肺腺癌细胞系 四甲基偶氮唑盐 乳酸脱氢酶 5 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：盈缝蕴 e l 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电 子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：塑垒垄导师签名： 山东大学硕士学位论文 第一章前言吡唑衍生物的研究进展 在世界上导致死亡的主要原因之一就是肺癌【1 1 。在过去的十年中，我们对癌 症生物学的理解确实得到了改善。肿瘤细胞的一个特点是高度增生。因此，抑制 增生的途径就被认为是一种有效的对抗癌症的战略，人们更加注重新的、具有选 择性的抗癌药物的发现和发展【2 胡。 众所周知，许多吡唑衍生物展示出广泛的生物学特性，如大麻h c b l 和h c b 2 受体，抗炎，抑制p 3 8 激酶，c b l 受体拮抗剂，抗菌活性【5 - 9 。广泛的研究已被 用于芳基吡唑衍生物，如塞来昔布，一个众所周知的c o x 2 抑制刹协1 2 1 。把杂 环接到候选药物上是一项重大战略，用以获得活性和安全的优势。因此，很多注 意力集中到稠环吡唑衍生物的设计和合成上【1 3 - 1 7 1 。然而，搜索的文献报告显示很 少涉及吡唑并吡嗪酮化合物【1 8 2 0 】。在我们先前的文章中，我们合成了一系列新型 的稠环吡唑衍生物，包括6 ( 芳香氧基甲基) 2 芳香基6 ，7 二氢4 h 吡唑并 【5 ，l c 】 1 ，4 】嗯嗪- 4 一酮类衍生物和5 烷基一2 - 二茂铁基- 6 ，7 二氢吡唑并【l ，5 - a t t 嗪 - 4 ( s 的酮【2 1 - 2 2 1 。生物活性的评价表明，这些化合物能抑制a 5 4 9 肺癌细胞生长。 为了扩充稠环吡唑结构和筛选抗癌剂，进行结构修饰是很有必要的。 微波辅助化学已发展成为一个有用的技术，适合有机合成中的各种应用。有 一些出色的评论和报告显示，在有机合成中微波辐射已被广泛使用。已经证明， 利用微波加热，可以大幅度降低反应时间，提高产品纯度和产量，并允许精确控 制反应条件，所有这些均能满足化学高吞吐量需求的增长0 0 】。然而，关于微波 辅助快速合成吡唑并吡嗪酮稠环化合物的合成却没有报道。 1 1 非杂环取代的吡唑化合物 1 1 1 吡唑酰胺类化合物 吡唑酰胺类化合物具有广泛的生物活性，可用于杀虫杀螨【3 1 。3 2 1 、杀菌 3 3 。5 】 和除草剂3 6 1 等。由于此类化合物高效、低毒和结构取代位置多变，已成为农药 医药研究的热点之一，并已开发出多个商品化产品，如具有杀螨活性的吡螨胺 【3 2 1 。 有专利报道【3 7 】有些4 位上的吡唑酰胺类化合物具有新颖内吸性杀菌活性。 6 山东大学硕士学位论文 为了寻找具有杀菌活性的新型吡唑酰胺衍生物，考虑到三氟甲基苯胺基是一类 很好的活性基团，许多商品化产品中都含有三氟甲基苯胺基团。如化合物l a 1 f 有一定的杀菌活性。 c i l a l f l ar _ c h 3 ，l bi p 飚l cr = 2 - c i c 6 i 山，l dr = 3 - c i c j - 1 4 ，l er - 4 - c i c j h ，i f r = 4 - c h 3 c 6 h 4 2 0 0 8 年f a r a g 等人嗍报道合成了一系列n 芳基吡唑酰胺衍生物，评价了其抗 肿瘤活性，并研究了此类化合物的构效关系。研究发现，带有酰胺取代基的化合 物针对e h r l i c ha s e i t e sc a r c i n o m a 中瘤细胞，与d o x o r u b i c i n 药相比有中等抗肿瘤活 性。 1 1 2 磺酰基吡唑类 吡唑上含有磺酰基时，具有杀菌活性的报道较少。化合物2 由日本m i t s u b i s 化学公司研发，2 0 0 m g l 时对水稻瘟病的防效为9 5 【3 9 】：化合物3 由法国罗纳一 普朗克公司研发，也具有较强的杀菌活性【柏】 7 山东大学硕士学位论文 1 1 3 甲氧丙烯酸酯类 3 甲氧丙烯酸酯类化合物是通过天然产物的改造得到的一类高效杀菌剂，这类 化物的活性来源于它们能键合在细胞色素b 的q 0 位置，阻止细胞色素b 和 c 1 之间的电子传递，从而抑制线粒体的呼吸作用。由于其独特的作用机制，不 会与已有的产品产生交互抗性。在结构改造和修饰中，人们将吡唑环引入此类化 合物中得到杀菌活性很高的化合物。 例如下列化合物 4 1 4 3 】： 4 5 m e 6 f 这类化合物的活性普遍较高，烯键多在吡唑环的5 位上，而1 ，3 位为甲基 等小基团。 1 1 4 醚类吡唑化合物 2 0 0 7 年m a h r a n 等人【删报道合成了一系列新型吡唑结构单元取代的对苯醌、 对苯二酚、对苯二甲基醚的化合物7 、8 、9 f r e 【l1 0 并对他们的抗肿瘤活性进行了 研究。 山东大学硕士学位论文 r r r o 78 9 r = c 6 h 5 , 4 - c h 3 c 6 h 4 ，4 - c i c 6 1 - 1 4r 1 - - c 6 h 5 ，4 - s 0 2 n h 2 c 6 h 4 ，4 - s 0 2 n h c o c h 3 c 6 h 4 化合物的体外抗肿瘤活性评价结果表明，化合物化合物7 、8 、9 和1 0 显示 出较高的抗肿瘤活性以及适度的毒性。 r o h 1 0 r 2 c 6 h 5 ，4 c h 3 c 6 h 4 ，4 - c 1 c 6 h 4 , 4 一s 0 2 n h 2 c 6 i 4 ，4 - s 0 2 n h c o c h 3 c 6 1 - 1 4 研究还发现，此类化合物对不同的肿瘤细胞株的活性不同，有一定的选择性。 化合物8 ch 0 3 一( 4 - 氯苯基) 一5 - ( 2 ，5 二羟基苯基) 一1 苯基吡唑和化合物1 0 c 即1 - ( 4 溴基) 4 ( 2 ，5 二羟基苯甲酰甲基) 3 ，5 二甲基吡唑，针对白血病肿瘤细胞株有显著 的抑制活性。这两个化合物可以作为有用的模版或者前体进一步研究，衍生或者 变更结构来筛选出选择性更强毒性更弱的抗肿瘤剂。 9 山东大学硕士学位论文 皇皇曼吕鼍曼曼寡曼量量量孽 1 i 皇曼量皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼量量詈量量曼量量曼皇曼曼鼍 1 1 4 吡唑烷酮类 张雷【4 5 】等人报道，1 取代苄基5 苯基3 吡唑烷酮衍生物，采用最大电惊厥法 测定其抗惊厥活性。结果所合成的化合物均有抗惊厥活性，其中苄基环上无取代 的1 苄基一5 苯基3 吡唑烷酮的抗惊厥作用最强。5 苯基一3 一吡唑烷酮1 位引入苄 基可增强其抗惊厥作用。 1 1 5 碳酸酯类吡唑化合物 本实验室2 0 0 7 年报道合成了1 5 个1 ( 2 羟基3 芳香氧基丙基) 一3 - 芳香基- 1 厚 吡唑5 甲酸乙酯衍生物l l 并对其进行了生物活性评价 4 6 1 。 活性实验表明，化合物1 1 对a 5 4 9 肺癌细胞生长均有不同程度的抑制作用。 筛选到了三个具有优良抗肿瘤活性的化合物l l i ，l l g ，l l f 。 r 1 l l t l ar 1 = r 2 = h 1 1 br 1 = h r z = 4 c i 1 1 cr i = h r z = 4 一n 0 2 1 1 dr i = h r z = 2 - n 0 2 1 1 er 。i = h r z = 2 o m e 1 1 fr 。l = c i r z = h 1 1 9r hc i r z = 4 - ( 3 i 1 1 hr 1 = c i r z = 4 - n 0 2 1 1 ir 1 = c i r z = 2 n 0 2 1 1 lr 1 = c i ，r 2 = 2 - o m e 1 1 kr 1 = o m e r z = h 1 1 ir 1 = o m e r z = 4 - c l 1 1 mr 1 = o m e r z = 4 - n 0 2 1 1 nr 1 = o m e ，r z = 2 n 0 2 1 1 0r 1 = o m e r 2 = 2 - o m e 本实验室2 0 0 7 年报道合成了1 芳甲基一3 一芳基吡唑5 羧酸乙酯衍生物1 2 ， 并对新化合物1 2 a 1 2 d 进行了生物活性评估 4 7 1 。结果表明，化合物1 2 a 1 2 d 对内 皮细胞凋亡具有促进活性，尤其是化合物1 2 c 和1 2 d 效果更显著。化合物1 2 c 的 细胞凋亡促进活性最明显，其i c 5 0 为1 5 2 2x 1 0 6t o o l l 1 。 1 0 r 1 1 2 a ：r l = h 。r z = h 。x = c 1 2 b ：r 1 = h ，r z = t - b u 。x = c 1 2 c ：r l = h ，r z = c l 。x = n 2 1 2 d ：r hc i 。掣= h ，x = c n 1 2 e ：r 1 = c i r 2 = t - b u 。x = c 1 2 f ：r 1 = c i ，r 2 = c i 。x = n 1 2 9 ：r 1 = o m e ，r 2 = h x = c 1 2 h ：r i = o m e 。r z = t - b u 。x = c 1 2 i ：r 1 = o m e ，r 2 = c i 。x = n 山东大学硕士学位论文 1 1 6 吡唑酰肼类化合物 本实验室2 0 0 8 年报道合成了1 芳甲基3 芳基1 h - i l l = 匕唑5 碳酰肼衍生物 1 3 ，并对新化合物1 3 a 1 3 i 进行了生物活性评估【4 引。活性实验表明，1 3 b 1 3 f 和1 3 h 在2 0 8 0 1 a m 的浓度范围内作用4 8 h 后均可抑制细胞增殖。由此可知碱 性的肼基基团比原来结构中的酯基起更大的作用。此外，叔丁基取代的1 3 b 、 1 3 e 和1 3 h 显示出更高的抑制活性，特别是化合物1 3 e ，在九个化合物中的活 性最好。 通过对1 芳甲基3 芳基1 胁吡唑5 碳酰肼衍生物生物活性评价，筛选到 了三个具有优良活性的化合物1 3 b 、1 3 e 和1 3 h ，探讨了化合物结构与药效的 关系，初步研究了吡唑碳酰肼衍生物的亲酯性预测值与细胞活性的关系。为 研究药物诱导癌细胞凋亡的作用机制，进一步设计合成更多结构新颖药效显 著的抗肿瘤药物奠定了基础 r 1 1 3 c o n h n h 2 1 3 a ：r 。l = h ，r z = h ，x = c 1 3 b ：r 1 = h 。r z = t - b u ，x = c 1 3 c ：r 1 = h 。r z = c i 。x = n 1 3 d ：r 1 = c l 。r z = h 。x = c 1 3 e ：r i - c i 。r z = t - b u 。x = c t 3 f ：r 1 = c l 。r z = c i 。x = n t 3 9 ：r 1 _ o m e ，r 2 = h ，x = c 1 3 h ：r 1 = o m e 。r 2 = t - b u ，x = c 1 3 i ：r 1 = o m e 。r 2 = c i 。x = n 山东大学硕士学位论文 - 一。 i ii ；i iii 皇曼鼍曼! 皇曼曼曼曼曼曼皇曼皇量曼量曼曼曼量曼量量曼曼量曼量曼曼曼曼皇曼量曼量舅 1 1 7 吡唑酰腙类化合物 r 1 h , , c - a r 、n r 1 - h 。c i ，o m e ；r 2 = h ，c i 。t - b u ；x = c ，n a 弋 。m e 勺 d 本实验室2 0 0 8 年报道合成合成了一系列的l 一芳甲基3 芳基1 厚吡唑5 碳酰 腙衍生物1 4 【4 9 1 ，评价其对a 5 4 9 细胞增殖的抑制活性，研究其构效关系及亲酯性 预测。研究结果表明，在0 5 2 0g m 的浓度范围内作用9 6h 后，化合物1 4 能有效地 抑制细胞增殖。通过研究发现分子中取代基团的种类和位置可以改善生物活性官 能团。关于酰腙结构中取代基团心的a ，b ，c 和d 四个变量，研究发现化合物1 4 的抗 癌活性与取代基团心的种类有很大的关联。研究表明，b 取代的化合物是针对 a 5 4 9 细胞系有独特抗癌活性的最好的活性分子。此外，由叔丁基取代的苄基取 代化合物显示出更高的抑制活性。 1 2 洲b 山东大学硕士学位论文 曼曼曼量曼曼曼曼皇曼1 1 1 i i i 皇曼量皇曼皇量量皇皇曼詈詈曼量曼曼毫曼曼舅 1 2 芳( 杂) 环基吡唑化合物 1 2 1 毗啶类吡唑化合物 p 3 8 分裂原激活蛋白激酶( p 3 8m i t o g e n - a e t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e ，p 3 8 m a p k ) ， 是分裂原激活蛋白激酶( m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nl ( i n a s e ，m a p i o 通路的4 条主要 途径之一。它不仅在炎症、应激反应中具有重要作用，还参与细胞的存活、分化 和凋亡等过程。在细胞凋亡的过程中，抑制p 3 8m a p k 的活性能加速凋亡的发 生。有研究显示，p 3 8 m a p k 信号通路抑制剂还能逆转肿瘤耐药 5 1 1 。 g r a n e t o 等人2 0 0 7 年报道了一种有效的p 3 8 m a p 激酶抑制剂化合物1 5 【5 1 1 。 利用化合物的晶体结构研究了此类化合物的构效关系以及与p 3 8 m a p 激酶的作 用机制。 1 2 2 吲哚类吡唑化合物 2 0 0 7 年d i a n a 等人【5 2 】报道合成了1 0 个二取代的吲哚吡唑类化合物1 6 和1 7 ， 通过n c i ( 美国国立癌症研究所) 的体外化疗药物筛选系统评价化合物1 6 a ，c ， d 在微摩尔的范围内此类化合物对来自九大癌症的6 0 种不同的人体肿瘤细胞株 的抑制活性。研究表明，含有吡唑结构单元的化合物1 6 显示出与天然化合物相 似的抗肿瘤活性。在微摩尔的浓度范围，化合物1 6 在5 8 种不同的人体肿瘤细胞 株的g 1 5 0 ( 5 0 生长抑止浓度) 值均可测得，显示出此类化合物更加广泛的抗 肿瘤活性。其中，化合物1 6 d 抗肿瘤活性最好，它对所有的测试肿瘤细胞株均有 山东大学硕士学位论文 活性。 r m em e 1 6 和1 7 1 6 a - er 1 = h ；1 7 a - er l = m e ar = h ；br = m e ；cr = o m e ；dr = c i ；er = b r 1 2 3 喹啉类吡唑化合物 a u r o r a 家族是一类参与有丝分裂的丝氨酸苏氨酸激酶，分为a u r o r a a 、 a u r o r a b 和a u r o r a c3 种。它们参与多种生物学进程，在多种实体瘤中过表达。 a u r o r a a 激酶已被认为是肿瘤进展和预后的标记，对它激酶活性的抑制能够减 弱肿瘤的侵蚀作用。a u r o r a - a 激酶活化环区域和氟苯袋结构表现出与药物设计 有关的独特构象。对a t p 结合区的研究将打开一个有希望的新领域来寻找a u r o r a 激酶新的抗基因药物。目前已经概括出几种激酶抑制剂：橙皮素是a u r o r a b 激酶 抑制剂，喹唑啉、z m 4 4 7 4 3 9 是a u r o r a a 和b 共同的抑制剂，最近发现的苯胺 v x 2 6 8 0 是这3 种激酶共同的选择性抑制剂，被认为是最有前途的药物。已经证 实v x 6 8 0 在多种人类体外肿瘤模型中，如白血病、结肠癌和胰腺癌等，显示出明 显的抑瘤效果。所以从a u r o r a 激酶着手研制抗肿瘤药物寻找肿瘤治疗的新靶点， 是一个值得探索的领域【5 3 】。 f o o t e 等人于2 0 0 8 年报道合成了一种有高效抗肿瘤活性的选择性a u r o r a b 激酶抑制剂1 乙酰苯胺4 氨基吡唑取代的喹唑啉类衍生物1 8 5 4 1 。 相比于已经报道的其他系列的喹唑啉类衍生物，化合物1 8 在前期的体外肿瘤 模型中，能在较低的浓度下显示出较好的抗肿瘤活性。 1 4 山东大学硕士学位论文 鼍皇曼曼毫量喜鼍寡鼍曼曼鼍曼曼量皇曼曼璺量皇皇量鼍量鲁曼曼鼍曼曼鼍舅i i i _ 曼量曼量皇曼量曼皇曼曼皇量曼曼曼量皇曼曼曼量一 1 2 4 嘧啶类吡唑化合物 1 8 细胞周期蛋白( c y c l i n ) 和细胞周期蛋白依赖性激酶( c y e l i n 2 d e p e n d e n t k i n a s e ，c d k ) 均属于细胞周期调节正控蛋白。其中，细胞周期蛋白依赖性激酶 ( c d k s ) 是一类重要的丝氨酸苏氨酸蛋白激酶，通过与c y c l i n 结合的复合形式出 现，激活c d k ，活化底物磷酸化，驱动细胞周期各相进程，引起细胞的生长和增 殖。到目前为止已经发现了9 个c d k ( c d k l 9 ) 和至少1 5 种细胞周期素。其 中，c d k 2 、c d l “和c d k 6 与肿瘤的发生有密切关系，在肿瘤细胞中常有高表达 和扩增。研究表明，c d k s 在9 0 以上的肿瘤，尤其是胶质瘤和软组织肉瘤中都 有过度表达。基于c d k s 在调控肿瘤细胞的增殖与死亡中所起的关键作用，通过 抑制c d k s 治疗肿瘤成为近年来抗肿瘤药物开发的策略之一【5 5 5 6 1 。 2 0 0 7 年l i n 等人报道合成了一种新型的c d k 抑制剂吡唑嘧啶类化合物 1 9 5 3 】。此化合物是一种有效的c d k 抑制剂和抗细胞增殖试剂。化合物1 9 的构 效关系研究表明，吡唑、咪唑、吡啶基和异喹啉基与抑制的c d k 活性有关。 基于对化合物1 9 的研究，进一步对此类化合物的结构进行修饰，设计合成 了两大系列的新型3 , 4 二取代的毗唑衍生物，化合物2 0 和2 l ，并进行了初步的 生物活性评价【5 4 1 。研究表明，代表性的化合物显示出潜在的有选择性的c d k 抑 制活性，能抑制h e l a 、h c t l l 6 及a 3 7 5 肿瘤细胞株的增殖。 山东大学硕士学位论文 1 9 1 3 吡唑稠环化合物 1 3 1 二环吡唑衍生物 h 2 0 h 2 1 翟鑫【5 5 】等人2 0 0 8 年合成的化合物2 2 显示出不同程度的细胞毒性。其中， 化合物8 9 活性突出，对肿瘤细胞株b e l 7 4 0 2 和h t 1 0 8 0 的i c 5 0 分别为1 9 7 g m o l l - 1 和4 4 3l a m o l - l 1 ，化合物8 a 和8 f 活性较好，优于对照品顺铂，有进一步研 究的价值。化合物8 b 、8 c 和8 m 显示出一定的细胞毒性，而5 位以空间位阻较大 的基团取代的化合物8 i 、8 j 和8 l 活性几乎消失。由此推测，对7 芳胺基3 氰基5 烷基吡唑并【1 ，5 一a 】嘧啶类化合物来说，5 位烷基侧链末端n 原子以脂肪链烃取代 较环烷烃取代基活性好，且随着取代基体积的增大化合物活性降低。取代的环烷 烃基中以吡咯基活性最好，以下按哌啶基、4 甲基哌嗪基、吗啉基的顺序活性依 次降低。吡唑并 1 ，5 一a 嘧啶母核7 位的苯胺双取代较单取代更有利于活性的提高， 其中，以3 , 4 亚甲基二氧苯胺取代活性最好。 1 6 山东大学硕士学位论文 | 曼舅曼曼鼍曼曼量曼量曼量量曼皇皇曼曼皇曼量置曼曼曼曼量曼詈曼皇皇曼皇量曼皇曼皇i i ii i i i 皇皇曼舅曼毫量量皇量 r 2 r 1 、n h 2 2 a m a d 0 2 b 2 2 a ：r i = a r z r a = l 2 2 b ：r 1 = a r 2 r a = 2 2 2 c ：r 1 - b w r a = 3 2 2 d ：ro = c r z r j = 4 2 2 e ：r 。l - d r z r a = 5 2 2 f ：r 。i = d r z r j = 4 2 2 8 ：r 。i d 。r z r j = 1 厂 一n l 一 4 2 2 h ：r 1 = d r 2 r 3 = 2 2 2 i ：r 1 = d r 2 r 3 = 6 2 2 j ：r 1 d r 2 r 3 = 3 2 2 k ：rl - f r 2 r a = 2 2 2 1 ：r 1 = f r 2 r 3 = 6 2 2 m ：r l = f r 2 r 3 = 3 d 丫o 5 6 f a c e l l i 等人【5 6 1 2 0 0 6 年基于对a u r o r a 激酶抑制剂p h a 6 8 0 6 3 2 的研究，合成 了一种有效的新型a u r o r a 激酶抑制剂，吡唑衍生物2 3 。研究表明，此化合物在 多种人类体外肿瘤模型中显示出高抗肿瘤活性。 n o p h a 6 8 0 6 3 2 一o 戊一 1 7 a n 上 呔 q 3 c 洲 o 3 矿 山东大学硕士学位论文 1 3 2 三环吡唑衍生物 t a o 等2 0 0 7 年报道合成了1 1 个吡唑类化合物2 46 , 7 取代茚并【1 ，2 c 】吡唑作 为潜在的c h k l 抑制剂，并对其进行了生物活性评价【5 7 1 。研究表明，在6 位和 7 位的相似取代的吡唑衍生物的c h k l 抑制活性比在6 位或7 位的单取代吡唑衍 生物高。作为c h k l 抑制剂的先导化合物2 5 ，不仅能高效的抑制c h k l 而且能增 强抗肿瘤药物d n a 损害试剂的毒性。基于化合物2 5 的构效关系研究表明，l1 个化合物都具有潜在的c h k l 抑制活性。 ：毪n,-i啦4i c = 1 ，6 n m 2 4 。 一、刚 r t a o 等2 0 0 7 年又报道合成了3 位取代的一系列三环吡唑化合物2 6 ，研究了 此类化合物的c h k l 抑制活性，并探讨了基于3 位取代基的构效关系【5 8 1 。与原先 的化合物2 5 相比，这类化合物在酶抑制和细胞基元分析下完全保持生物活性。 更重要的是，此化合物具有良好的物理性质，如分子量低、c l o g p 值小、不带羟 基取代基团等。 1 8 山东大学硕士学位论文 1 4 含金属吡唑类化合物 二茂铁是一种结构独特的“三明治”化合物，其特殊结构使其具有特殊的性 质，如亲油性、低毒性、氧化还原的可逆性等。鉴于二茂铁及其衍生物的这些特 性，在医学上它们可用来制造新型抗贫血剂、抗癌药物、抗肿瘤剂等。一个药物 分子引入二茂铁基团，药理活性常常得到明显改善，如对众所周知的抗生素药物 青霉素和头孢菌素，解热镇疼药物阿司匹林，抗疟药氯喹啉和奎宁等的改性都被 广泛研究，二茂铁基团对药物的改性已成为热点【6 1 。6 5 1 。将二茂铁基团引入吡唑杂 环，设计合成一系列具有潜在生物活性的小分子化合物应用于生物活性研究的立 题新颖可靠，是发现和筛选新型吡唑类药物的可靠途径。 本实验室于2 0 0 8 年报道合成了6 个含二茂铁吡唑并哌嗪酮类小分子化合物 2 6 并进行了初步生物活性评价嘲。活性实验表明，化合物2 7 a 2 7 f 对a 5 4 9 肺癌 细胞生长均有不同程度的抑制作用。 r 人旷。扯r 矿 r - b 。 f 综上所述，吡唑类化合物具有广泛的生物活性，在药物研究中有着广阔的前 景，有机合成化学家们对该类化合物的合成工作进行着不懈地努力与探索。其中 的研究热点之一就是在吡唑环上引入其他有生理活性的药效基团，通过不同官能 团的合理搭配来合成筛选出各种不同基团修饰的有生物活性的吡唑衍生物，而对 于急性疼痛，慢性疼痛，内脏疼痛，发炎疼痛，神经性疼痛，尿失禁，发痒，过 敏性皮炎，癫痫，肠易激综合症，抑郁，焦虑，多发性硬化症有一定疗效吡嗪酮 类化合物，无论是单一，还是与一个或多个其它具有治疗活性的化合物结合在配 药学上都是可行的。在结构修饰方面通过药效基团的合理搭配往往可以得到更好 1 9 山东大学硕士学位论文 的生物活性，因此在吡唑类化合物中引入吡嗪酮化学结构，以进一步探索吡嗪酮 衍生物潜在药理活性和新用途有着重要的意义。 山东大学硕士学位论文 参考文献： 1 j e m a l ，a ；s i e g e l ，r ；w a r d ，e ；h a o ，y ；x u ，j ；m u r r a y , t ；t h u n ，m j c a c a n c e r j c l 伽2 0 0 8 ，5 8 ，1 、 2 h u ，w 一p ；y u ，h - s ；c h e n ，y - r ；t s a i ，y m ；c h e n ，y - k ；l i a o ，c - c ；c h a n g ， l 一s ；w a n g ，j - j b i o o r g m e d c h e m 2 0 0 8 ，1 6 ，5 2 9 5 3 k e m n i t z e r ，w ；j i a n g ，s ；w a n g ，y ；k a s i b h a t l a ，s ；c r o g a n - g r u n d y , c ；b u b e n i k , m ；l a b r e c q u e ，