（有机化学专业论文）吲哚满二酮类化合物的分子设计、合成及其生物活性研究.pdf

中图分类号： u d c ： 学校代码： 1 0 0 5 5 密级： 高盐犬淫 硕士学位论文 王8 3 3 s 6 吲哚满二酮类化合物的分子设计、合成及其生物活性研究 d e s i g n ，s y n t h e s i sa n db i ol o g i c a la c t i v i t yo fl s a t i nd e r i v a t i v e s 答辩委员会主席评阅人 南开大学研究生院 二。一o 年五月 南开大学学位论文使用授权书 1 i i i i1 1 1 1 1 1 1 1 1i l i ili iii iiiii y 1813 6 81 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位 获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文 ( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论 文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库：( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将 公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检 索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向 教育部指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文 数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答 辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 奎蓥壅 2 0 1 0 年5 月2 8 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目吲哚满二酮类化合物的分子设计、合成及其生物活性研究 姓名 李慧东学号 21 2 0 0 7 0 5 9 4 答辩日期2 0 1 0 年5 月2 8 日 论文类别博士口学历硕士团硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所化学学院元素所 专业 有机化学 联系电话 1 3 7 5 2 3 3 2 3 8 2e m a i l h u i d o n g l e e 16 3 t o m 通信地址( 邮编) ：天津市南开大学六教4 0 6 室 备注：是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：奎董丕2 0 1 0 年5 月2 8 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限2 0年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期 2 0 年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 乙酰羟酸合成酶( 肌s ) 是催化植物和微生物体内支链氨基酸生物合成 过程的第一个关键酶，通过抑制该酶的活性可以阻断支链氨基酸生物合成，从 而达到除草目的并且对人畜无害，因而a h a s 成为设计新颖绿色除草剂的理想 作用靶点。 本课题组前期基于a h a s 的晶体结构，通过虚拟筛选发现了一些新结构特 征的a h a s 抑制剂，为新的分子设计提供了基础。本论文在此基础上进一步设 计合成了五个系列共计6 0 个吲哚满二酮类化合物( 其中新化合物3 9 个) ，其结 构经过1 hn m r 、i r 、m s 、元素分析确认，部分代表性化合物单晶结构通过 x 射线单晶衍射分析得到确证。生物测定结果表明，吲哚满二酮类化合物在体 外和体内对a h a s 都表现出一定的抑制活性，是一类未见文献报道的结构新型 的a h a s 抑制剂，有望为进一步设计发现更高活性的化合物提供参考。 由于吲哚满二酮类衍生物具有广泛的抗肿瘤和抗菌活性，本课题组对所有 化合物进行了抗肿瘤活性和抗菌活性筛选，测试结果表明此类化合物具有一定 的抗肿瘤和抗菌活性。 关键词：新型a h a s 抑制剂，吲哚二酮类化合物，合成，抗肿瘤，抗菌活性 a b s t r a c t a b s t r a c t a h a s ( a c e t o h y d r o x y a c i ds y n t h a s e ) i st h ef i r s tk e ye n z y m ei n v o l v e di n t h e b i o s y n t h e s i so ft h eb r a n c h e d c h a i na m i n oa c i d s f o rp l a n t sa n dm i c r o o r g a n i s m s i n h i b i t i o no fa h a sw i l lb l o c kt h eb i o s y n t h e s i so fb r a n c h e d c h a i na m i n oa c i d s ，w h i c h w o u l dk e e dt h ew e e d si nf a r m sa n dn e v e r t h e l e s sf r i e n d l yt ot oh u m a n sa n da n i m a l s t h u sa h a sb e c o m e sa r ti d e a lt a r g e tt od e s i g ng r e e nh e r b i c i d e b a s e d0 1 1t h ec r y s t a ls t r u c t u r eo fa h a se n z y m e s ，o i l l g r o u pp r e v i o u s l y d i s c o v e r e ds o m en e wa h a si n h i b i t o r sv i ac o m p u t a t i o n a lv i r t u a ls c r e e n i n g ，w h i c h p r o v i d e dn e wb a s i st od e s i g nn o v e li n h i b i t o r s i nt h i st h e s i s ，5s e r i e sc o n t a i n i n g6 0 c o m p o u n d so fi s a t i nd e r i v a t i v e sw e r es y n t h e s i z e d a n da l lc o m p o u n d sh a v eb e e n c h a r a c t e r i z e db y hn m i l lm sa n de l e m e n t a la n a l y s i s ，a m o n gw h i c h3 9 c o m p o u n d sa r en e wo n e s s o m eo ft h e mh a v eb e e nf u r t h e rc o n f i r m e db yx r a y c r y s t a ld i f f r a c t i o n a l lo ft h ec o m p o u n d sw e r es c r e e n e df o ra h a s 加v i t r o i n h i b i t i o n a n di nv i v oh e r b i c i d a la c t i v i t i e s ，t h ep r e l i m i n a r yb i o a s s a yi n d i c a t e dt h a tm a n y c o m p o u n d sp o s s e s sh e r b i c i d a la c t i v i t yt os o m ee x t e n t t l l i sd i s c o v e r yp r o v i d e s m e a n i n g f u lc l u e sf o rf u r t h e rd e s i g na n ds y n t h e s i so fn o v e lc o m p o u n d s 、) l ，i t l le n h a n c e d a c t i v i t y i s a t i nd e r i v a t i v e sh a v eav i d er a n g eo fb i o l o g i c a la c t i v i t i e s ，i nt h i sp a p e r ， a n t i t u m o ra n da n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e so fa 1 1t h ei s a t i nd e r i v a t i v e sa l ea l s os c r e e n e d t h ep r e l i m i n a r yb i o a s s a yi n d i c a t e st h ec o m p o u n d sh a v es o m ek i n do fa n t i t u m o ra n d a n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e s k e y w o r d s ：n o v e la h a si n h i b i t o r , i s a t i nd e r i v a t i v e s ，s y n t h e s i s ，a n t i t u m o ra c t i v i t y , a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y i l 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目勇毛i i i 第一章前言1 第一节除草剂靶酶乙酰羟酸合成酶( a h a s ) 及其抑制剂的研究进展2 1 1 1 靶酶址 a s 的确认3 1 1 2a h a s 的生化功能及性质简介4 1 1 3a h a s 晶体及复合物结构介绍5 1 1 4 主要a h a s 抑制剂品种7 1 1 5a h a s 抑制剂的作用机理研究9 第二节基于a h a s 靶酶结构的新颖抑制剂的设计9 1 2 1 基于靶标结构的药物设计9 1 2 2 基于a h a s 靶酶结构的新颖抑制剂的设计1 l 第三节吲哚满二酮及其衍生物的介绍1 3 1 3 1 吲哚满二酮的简介1 3 1 3 2 吲哚满二酮的合成方法1 3 1 3 3 吲哚满二酮的合成应用17 1 3 4 吲哚满二酮广泛生物活性的研究进展2 1 1 3 5 吲哚满二酮衍生物广泛生物活性的研究进展2 3 第四节选题依据及设计思路2 7 参考文献2 9 第二章吲哚满二酮类化合物的合成与结构表征3 6 第一节5 取代3 酰腙结构吲哚满二酮类衍生物的合成与结构表征3 6 2 1 1 合成部分3 6 2 1 2 结构表征3 8 2 1 3 结果与讨论4 0 i i i 目录 第二节5 ，7 双取代3 一酰腙结构吲哚满二酮类衍生物的合成与结构表征。4 4 2 2 1 合成部分4 4 2 2 2 结构表征4 5 2 2 3 结果与讨论4 8 第三节n 取代苄基3 酰腙结构苯环双取代吲哚满二酮类衍生物的合成与结 构表征5 3 2 3 1 合成部分1 3 2 3 2 结构表征5 4 2 3 3 结果与讨论。5 6 第四节n 取代苄基3 酰腙结构苯环单取代吲哚满二酮类衍生物的合成与结 构表征6 0 2 4 1 合成部分1 3 2 4 2 结构表征6 4 2 4 3 结果与讨论6 8 第五节n 甲基3 酰腙结构苯环双取代吲哚满二酮类衍生物的合成与结构表 征7 2 2 。5 1 合成部分1 3 2 5 2 结构表征7 3 2 5 3 结果与讨论7 4 参考文献7 8 第三章新型a h a s 抑制剂吲哚满二酮类化合物的生物活性研究。8 0 第一节离体活性测试8 0 3 1 1a h a s 酶的提取8 0 3 1 2 离体生物活性测定8 3 第二节活体活性测试8 3 3 2 1 油菜平皿法8 3 3 2 2 稗草小杯法8 3 3 2 3 化合物活体和离体活性比较8 6 参考文献8 7 第四章新型吲哚满二酮类衍生物的抗肿瘤和抗菌活性研究8 0 i v 目录 第一节抗肿瘤活性测试8 0 3 1 1 抗肿瘤活性测定方法8 0 3 1 2 抗肿瘤活性测定结果8 9 第二节抗菌活性测试8 3 3 2 1 抗菌活性测定方法8 3 3 2 2 抗菌活性测定结果9 2 参考文献9 2 总结9 3 致谢9 4 个人简历9 5 附勇毛9 6 附录i 各化合物晶体结构数据9 6 化合物i v - 1 3 晶体结构数据9 6 附录i i 合成目标化合物的结构式9 8 v 第一章前言 第一章前言 进入二十一世纪以来，人类面临人口、粮食、环境、能源、医疗等多方面 的挑战，其中粮食问题依然是人类面临的一个巨大挑战，粮食对人类的和谐可 持续发展具有及其重要的意义。在世界人口不断增长，而世界耕地面积却十分 有限的情况下，全球粮食供应越来越紧张，这样就给农业带来巨大的压力，因 此全世界都在不断努力提高现有耕地单位面积的农作物产量。提高农业单位面 积产量的举措是多方面的，农药的使用就是其中极为重要的措施之一。使用农 药可以节省劳力，降低农产品成本，提高经济效益。农药的使用在植物生长、 调节、收获及储存、保鲜、运输、加工等过程中均起到重要的作用【l 】。 农药在对现代农业生产做出了巨大贡献促进社会的发展与进步的同时，人 类赖以生存的自然环境却由于一些传统农药的环境毒性、安全性及抗性等方面 存在的问题造成了严重后果。随着人们对环境保护重要性认识的日益加深，对 农药的要求将更为严格。未来的农药将是高活性、高安全性、高效益和环境友 好的农药，它的主要作用是影响、控制和调节各种有害生物的生长繁殖过程， 使有害生物得到抑制，而同时又不对人类健康产生危害，不破坏生态平衡。因 此，最大限度的保障粮食生产同时最低程度的对环境带来的负面影响已经成为 刻不容缓的历史任务，使用超高效、低毒、环保型的绿色农药来增加粮食产量 就成为理想的选择。 在对新药物( 农药) 的开发研制过程经历了从随机合成进行化合物的生物 筛选，到生物合理分子设计，达到了一次质的飞跃。近年来化学，物理学，理 论和结构生物学，计算机和信息科学等学科与药物研发的交叉、渗透与结合日 益加强，将对创新药物的研究与开发产生长远的，具有决定性的影响。随着越 来越多的生物大分子三维结构的阐明，采用各种理论计算方法和分子图形模拟 技术，在计算机辅助下进行生物活性分子设计，大大提高了新药研发工作筛选 命中率，已经成为当前国际上药物研究中最活跃的前沿领域之一。 第一章前言 第一节除草剂靶酶乙酰羟酸合成酶( a h a s ) 及其抑制剂的研究进展 植物体和微生物( 如细菌) 体内，支链氨基酸缬氨酸( ) 、亮氨酸( l e u ) 及异亮氨酸( i l e ) 的生物合成是至关重要的生命过程。对此过程进行抑制，将 导致植物生长严重受损直至死亡。植物体内支链氨基酸合成路径( f i g u r e1 1 ) 中 包含几个特殊的反应和酶。很多除草剂品种正是以这一路径中的酶为靶标进行 抑制而发挥作用的。 + 甲f i 一 h a c - - c i - c i c o o t d f苏氨酸 。 一 。 一0ii i i i i一一 i i h 3 c c c o oh a c c c o o h 3 c h 2 c - c “- c o o - ip m l ip m d c h 3 i h - - c - - c h 3 l h o c c o o 硎酸曰：) 四 3 7 0 2 n o h o 在2 0 0 7 年有文献报导于8 0 温度在三氯化铟【4 3 1 或三氯化铈删催化下，用2 碘酰基苯甲酸( 2 一i o d o x y b e n z o i ca c i d ) 对吲哚甲醛进行氧化，可以得至u l s a t i n ，该反 应条件温和并且产率较高。 c h o h o h r8 0 - - - - - - - - - c h 3 c n h 2 0 o h r ：i n c l 3【4 3 】 o r ：c e c l 3 4 4 】 以叔丁醇做溶剂，溴代琥珀酰亚胺和吲哚甲醛反应，水解后得到产物 1 4 第一章前言 i s a t i n r 4 5 1 。 c h o 1n b r o m o s u c c i n i m i d e t b u o h 2h 2 0 m e o h o h o 1 3 2 3 以3 位取代吲哚二酮为原料或中间体，通过氧化反应得到目标产物 这类合成是主要是以3 位取代的吲哚二酮为原料，采用不同氧化剂氧化得到 i s a t i n 类化合物。女1 p a u lg g 课题组利用苯胺制备成中间体3 甲基硫羟吲哚，之 后用次氯酸琥珀酰亚胺氧化3 位的次甲基碳，得到目标化合物，这种方法适用于 各种吸电子及供电子取代基相关化合物的制备4 6 1 。 x y x y z 1 r o c i ；2 c h 3 s c h 2 c 0 2 c h 3 丽瓦磊石- x r 坚墨些墨g 些y 2 ( c h 3 c h 2 ) 3 n ；3 一 n - c h l o r o s u c c i n i m i d e x y zr 2 0 t h f x - - - - - - - - - - - - - - - - + y o 叱铲苫仑b ，型c h 2 c 1 2 扣一苫h a c k = - - b ，一c c l 4 h a d u 厂 一 b r 、 c h 3 o - - 竺 b ， c h 2 c 1 2 1 5 、 c h 3 第一章前言 同样有文献报道通过多种途径制备得到各种取代3 ，3 一二溴吲哚2 酮为中间 体，然后水解得到目标产物。例如j o h np a r r i c k 课题组在1 9 8 4 年报道在m e 3 c o h 中 用n 一溴琥珀酰亚胺氧化多种3 位取代的吲哚酮得到3 ，3 一二溴羟吲哚，之后通过 水解得到i s a t i n s 【4 剐。1 9 9 8 年，e r i c a a k r a y n a c k 等人报导了利用中间体3 ，3 一二溴 羟吲哚合成各种4 取代和6 取代i s a t i n 的方法。这种方法用一系列不同的底物，经 过四步反应，得到了具有区域选择性的4 取代和6 取代化合物【4 9 。 r a r 2 r 1 d h m s 既o 徽c h 2 r 3 1 0 0 。 x 4 7 - 1 0 0 n 0 2 p y r i d i n e h b r - b r 2 卜b u o h r r s n ，h c i ，e t o ha c 0 2 e t 6 0 - 9 6 n 0 2c 0 2 e t m e o h h 2 0 a - - - - - - - - - 5 2 8 7 o 2 0 0 2 年s h a r o nr o s s i t e r 对于上述方法作了改进，采用溴化铜取代三溴吡啶来 获得高产率的3 ，3 二溴羟吲哚化合物【5 0 】，避免了苯环上引入不需要的溴取代基， 并且操作更为简便。 r 囝。 h c u b r 2 , e t o a c 。，r 8 0c ，3 - 6h h m e o h ，h 2 0 o r r e f l u x ，2h o 1 3 2 4 其他合成方法 其他还有多种合成i s a t i n 类化合物的方法，下面仅作简单介绍： ( 1 ) 在硫酸介质中，用k 2 c r 2 0 7 氧化靛青可得i s a t i n 【5 l 】。 k 2 c r 2 0 7 o h o h o ( 2 ) 被保护的苯胺在丁基锂作用下与丙二酸- 7 , 酯反应后，水解并环化后得 i s a t i i l 【5 2 1 。 1 6 第一章前言 洲趟o 咄吨鳓2 岩争熊b u - t 赢h c i 噼。 洲n 一岂咄c 。z 鳓2 昔：证。面蕊9 。 ( 3 ) 以取代n - 叔丁氧羰基苯胺为底物，利用丁基锂试剂和草酸二乙酯反应， 再在盐酸和t h f 溶液中加热反应得至u i s a t i n t 5 3 1 。 n儿火业淤oht h f 。n 火盟塑世m o ，夕kn ， ( 4 ) 随着固相合成的发展，以p o l y d i a c e t o x y i o d o s t y r e n e 做载体，使用p h i ( a t ) 2 把肟基化合物氧化裂解为目标化合物【5 4 】。 n - o h h o + a c - o - m a c 坐 o h o 1 3 3 吲哚满二酮的合成应用 吲哚满二酮作为小分子有机天然物质，其在构建多种含氮杂环化合物以及 在医药中间体、染料等各领域的有着广泛的应用5 5 ，5 6 1 ，下文将对其在工业上的 多种用途进行简要综述。 1 3 3 1 吲哚满二酮在合成含氮杂环中间体中的应用 i s a t i n3 位羰基的高反应活性可使其与多种亲核试剂作用进而合成更为复杂 的含氮杂环化合物，因此作为一个重要中间体用来合成相应的含氮杂环化合物， 在j o a q u i m - - 篇【5 6 】关于i s a t i n 综述中有较为详细的报道，这里列表简单介绍一下相 关内容。 【5 7 】 静。旦萨举删加唑$ 溉t 1 7 型蝴型：垂 ”一动 匕 o 儿 醪 第一章前言 5 8 】 辞一装1 芝罢z 哎蹲洲 【5 9 】 辩。q 解。量嘎零r ：梦。 6 0 】 时。n h c s n h 三盼n n h 。c s n h 辫2b芦秽ch3 嗥0 。一0 p 【6 l 】 扩筒p 一啄n 夏： 6 2 】 时。一一味：s 一噼o c h 3 h 【6 3 】 噼o c h 2 ( c 黼n ) 2 ：e 秘州- 殴 1 3 3 2 吲哚满二酮在医药领域的应用 吲哚满二酮在医药合成领域有着广泛的应用，许多药物采用其作为原料或 者中间体制备得到的，这里简单列举几个例子。 二氯芬酸钠( d i c l o f e n a es o d i u m ) ，是灭酸类非甾体消炎解热镇痛药物，由于 合成路线简单，对人体副作用小，其销售额一直位于消炎镇痛药前列。其合成 1 8 第一章前言 即采用i s a t i n 为起始原料，经过三步常规反应合成【6 4 1 。 o 等瞎警 二甲苯c i 州二甲苯 n a o h c 2 h s o h 颐洲a d i c l o f e n a cs o d i u m 他克林( t a c r i n e ) 商品名c o g n e x ，化学名l ，2 ，3 ，4 - 四氢一9 一吖啶胺，是美国食品 药物管理局( f d a ) 批准用于治疗阿尔茨海默氏病的第一种药物，最方便的合成方 法【6 5 ，删是靛红与羟胺反应形成肟，然后通过热分解得邻氨基苯甲腈，其再与环 己酮在无水氯化锌催化下回流反应，环合即得他克林。 ， h 迄今对肝癌尚无有效的治疗药物，e x i m i a s $ 1 j 药公司正在开发的胸苷酸合成 酶抑制剂一盐酸诺拉曲噻( n o l a t r e x e d ) ，2 0 0 2 年5 月获得了f d a 的快通道审批资格， 目前已处于三期临床研究阶段，是最有希望获得批准的、用于肝癌治疗的第一 个药物，其合成就是利用i s a t i n 类化合物为主要中间体合成的【6 7 1 。 h 3 ch 3 c - - - - - - - - - n h 2 h 3 c h o 。 h 3 c 1 9 殳州2 一ac n n 一 喾 一q一 薛 h 一 归一 h 一 坐 醇 第一章前言 氯尼达i j f j ( l o n i d a m i n e ) ，化学名为1 一( 2 ，4 一二氯苯甲基) - 1 h 一吲哚3 一羧酸，是一 种不同于传统抗肿瘤药的肿瘤热敏药，能缓解进行性乳腺癌、肾细胞癌、小细 胞性支气管癌和口腔癌，联用高温治疗、放疗和其他细胞毒抗肿瘤药物效果更 好。它的合成方法是也是主要应用了i s a t i n 为原料，经过多步反应得到目标产物 的【6 引。 o h 一畦0 0 盟i q c o c o n a n 0 2 , , 纩- - n h n h 洲2 一 - ll1 j = i - - - 夕人n h ， c o o h n + l o n i d a m i n e c l 色胺酮( t r y p t a n t h r i n ) 是一种喹唑啉酮生物碱，这类化合物具有很好的抗癌、 杀菌和消炎等生物活性而受到人们重视。大部分方合成方法都是以吲哚满二酮 和吲哚二酮为起始原料，其中i s a t i n 和靛红酸酐反应合成色胺酮及其衍生物的方 法较为理想【6 9 1 。这里列举了一个利用利用i s a t i n 为起始原料合成目标化合物的实 例【7 们。 。+ 亘：一 t r y p t a n t h r i n 镇痛药物培美酸( p e m e d o l a c ) 的同样是利用i s a t i n 为原料合成刚7 1 1 。 h 2 0 辞 第一章前言 h 3 c 丫c o o c h 3 0 c h 3 p e m e d o l a c 1 3 。3 3 吲哚满二酮在颜料、染料领域的应用【5 5 】 伴随颜料工业的发展，对颜料的各项目品质要求也日益提高，用低毒有机 颜料代替重金属氧化物颜料成为必然趋势。三菱公司开发的喹啉酞酮颜料 d i a l i h g t 黄g r 可以代替铬黄使用，其合成亦是以i s a t i n 为原料进行的。 哆盖嗽c o o hx b r h c a ( o h ) 2 c i c h n r v ”。 2 c o c h 3 。”3 d 。 d i a l i h g t 黄g r b r 而随着聚酷纤维产量的提高，分散染料得到了较快的发展，作为三原色之 一的喹啉酞酮类黄色分散染料的需求量日益增加。分散黄e 3 g 的合成方法是： 由i s a t i n 与氯丙酮在氢氧化钙的作用下环合，再将中间产物与苯甲酸酐在三氯苯 中回流反应即得分散黄e 3 g 。 噼。 h c a ( o h ) 2 c i c h 2 c o c h 3 分散黄e 一3 g 分散黄3 g 1 3 4 吲哚满二酮广泛生物活性的研究进展 i s a t i n 作为一种海洋天然生物活性物质，有着广泛的生物活性【7 2 1 。近年来其 在抗帕金森病、抗惊厥、治疗癫痫等领域的研究发展比较快，同时在抗癌、降 2 1 第一章前言 血脂方面、维持脑血管正常功能和预防老化有一定积极作用，还具有一定的杀 菌抗炎作用。因为作为一种具有广泛生物活性的物质近年来i s a t i n 及其衍生物普 遍受到人们关注，国内外众多文献报道相关内容，先总结如下几个方面： 1 3 4 1 抗帕金森病相关研究 抗帕金森病( p a r k i r t s o nd i s e a s e ，p d ) 是一种典型中老年锥体外系的变性神经 疾病，系中脑黑质多巴胺( d a ) 能神经元变性坏死所致。目前理论认为d a 为黑质 纹状体的抑制性神经递质，乙酞胆碱( a c h ) 为兴奋性神经递质，正常时两者处于 平衡状态，当黑质神经元因种种原因变少时，d a 显著减少，a c h 含量无明显变 化，d a 的抑制作用降低，a c h 的兴奋作用相对增强，两者的动态平衡受到破坏， 从而出现p d 症状。d a 的代谢可产生自由基，d a 代谢增强可导致自由基增多， 从而使d a 能神经元死亡而致p d 。d a 代谢率与m a o b 密切相关，且随年龄增加 脑内这种老化酶m a o b 的活性也增加。因此抑制m a 0 b 就能抵抗m p t p 导致的 神经变性，从而预防和治疗p d l 7 3 】。单胺氧化酶( m a o ) 分a 和b 两类，m a o b 在 脑内占8 0 ，是参与体内单胺类物质代谢的主要酶类，而单胺类神经递质在体内 具有重要的生理功能。研究发现具有多种生物活性的i s a t i n 是在目前人脑内发现 有效的内源t 生m a o b 抑制剂，因此作为m a o b 特异抑制剂的i s a t i n 可通过调节 m a o 活性，对脑内d a 、5 - h t 、n e 的代谢发挥重要作用。实验证明外周给予i s a t i n 可显著升高脑内n e 、d a 和5 h t 的水平【_ 7 4 j 。i s a t i n 对模型鼠旋转行为的影响和阻 止m p t p 0 经毒素对黑质纹状体的损伤作用r 7 5 】，发现其抗m p t p 作用不仅可以升 高脑内d a ，增7 b n d a 更新率，还具有抗氧化、保护d a 神经元双重作用1 7 6 1 。i s a t i n 在细胞作用及分子水平作用机制研究领域的不断丰富，为开发研制新型的天然 防治帕金森氏病药物提供了依据。 1 3 4 2 抗癌活性研究 恶性肿瘤严重威胁着人类生命，目前常用的抗肿瘤药物多为化学合成的细 胞毒类药物，对正常细胞和癌细胞选择性差，毒副作用大。因此寻找、开发成 分单一兼有抗癌和防癌作用的天然药物是抗肿瘤药物研究的新方向。具有广泛 生物活性天然小分子i s a t i n 现已经被证明是存在于人体以及经典抗癌中药青黛的 内源性活性物质，又是是我国独创i 类抗癌新药靛玉红的二聚体的前体，抗癌药 物的先导化合物【_ 7 。7 1 。i s a t i n 天然的化学结构特征使其具备抗癌和防癌药物的条件， 第一章前言 有相关科研工作证明了i s a t i n 通过抗老化酶和氧自由基保护中枢神经正常细胞， 可拮抗环境毒素造成的正常神经细胞的死亡。岳旺等连续【7 8 1 报道了相关课题研 究：i s a t i n 对3 种小鼠移植性肿瘤有抑制作用，可抑制s 1 8 0 肿瘤组织中p c n a ， b c l 2 蛋白表达，促进人神经母瘤细胞凋亡并抑制其增殖【7 8 】；同时i s a t i n 能抑制 人神经母瘤细胞( s h s y 5 y ) 分泌血管内皮细胞生长因子( v e g f ) 蛋白和m r n a 的 表达【7 9 1 。因此对这类化合物抗癌作用及其机理的研究，为抗肿瘤药物研究提供 新的靶点将有深远意义。 1 3 4 3 降血脂相关研究 血胆固醇水平升高对老年人心脑血管疾病的发生有很大影响，降低血胆固 醇水平是当前的研究热点，是防治老年心、脑血管疾病的途径之一。研究表明 i s a t i n 对正常大鼠有降胆固醇作用，用药1 0 天后，使大鼠血清总胆固醇降低2 0 【8 0 】，对防治动脉粥样硬化，维护脑血管正常功能有一定作用。 1 3 4 4 抗惊厥、治疗癫痫相关研究 动物实验发现，靛红可明显升高动物脑内单胺类神经递质水平，可有效的 对抗大鼠和小鼠的电惊厥、戊四唑惊厥和氨基脲惊厥，降低听源性惊厥大鼠癫 痫性发展的发生率【7 2 1 。i s a t i n 在大鼠杏仁核点燃模型实验【8 1 】中证实i s a t i n 升高点 燃大鼠的发作阈值，抑制惊厥的强直相，从而降低癫痫发作强度和频率，对抗 小鼠最大电休克发作、戊四唑和氨基脲惊厥，说明其有抗癫痫作用，治疗癫痫 大发作。 1 3 4 5 其他相关研究 具有广泛生物活性的i s a t i n 还具有具有心房利钠多肽( a n p ) 受体拮抗作用和 杀菌抗炎等药理活性【8 2 1 ，同时还见文献报道其抗病毒作用和免疫调节作用【8 3 】。 1 3 5 吲哚满二酮衍生物广泛生物活性的研究进展 随着抗生素的广泛使用，细菌耐药性问题越来越严重，开发新的抗菌新药 显得尤为重要，吲哚满二酮类衍生物具有广泛的抗菌活性，近年来科学家发现 了一系列抗菌效果良好的吲哚满二酮类小分子化合物，对新结构抗菌药的开发 具有一定的指导意义。 吲哚二满酮( i s a t i n ) 是长期用于制备生理活性物质的有效合成子将其引入 第一章前言 吼，括埯 r 2 1 c o c h 2 c h 3 2 吲哚二满酮衍生物2 与二价金属离子c o 、n i 、c u 和z n 形成的金属络合物 对流感嗜血杆菌表现出强的抑制作用，其m i c 值在0 1 5 1 5 “g m l 。1 之间，且对 枯草杆菌也显示出较好的抑制作用，m i c 值在3 - 2 5 1 x g m l 。1 之间，这些分子还对 絮状表皮藓菌也有较好的效果【8 5 1 。 o r 12 p e p e r i d i n o m e t h y l r 2 。c y c l o h e x y l o r k r = c i o r o m e 34 许多吲哚二满酮缩氨基硫脲类衍生物具有抗菌活性，具有杀菌药物的应用 前景，例如化合物3 在1 0 肛g m l d 的浓度下具有抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌活 性阐，一些其它结构的i s a t i n 衍生物( 4 ) 也被发现具有抗菌活性8 7 1 。 r hn s 八 hn n 第一章前言 r “怎删等黼mr 吨冀= p 罗i p e d 燃删n o r 阱。盆r 赫2 = h 删, c h 3 等, b r 黼； | n o 协，r - h - b r 5 6 v a r m a 等合成了各种吲哚满二酮n m a z l i l i c h 碱( 5 ) ，这些化合物表现出抗病 毒和抗结核杆菌活性，并且此系列中有3 个化合物对癌细胞有毒性，还有两个 化合物对脊髓灰质炎病毒i i 型有抑制活性，v a r m a 进一步合成了系列6 ，此类化 合物同样对脊髓灰质炎病毒和多种细菌有抑制作用。【8 8 】 o m e 7 r n 刁 少c h 2 b h 2 r 1 r i = n ( c h 3 ) n ( c 2 h 5 ) 2 ，p i p e r i d i n o ，m o r p h o l i n o ，p y r r o l i d i n o ，s u l p h a m e t h o x a z o l o 8 r n = ： s 0 2 n h m e 议o o m e b h 2 r 1 】r = h ，c h 3 ；r 1 = n ( c h 3 ) ，n ( c 2 h 5 ) 2 1 - p i p e r i d y l ，4 - m o r p h o l i n y l ，1 - p y r r o l i d i n y l ，p y r i m e t h a m i n e p a n d e y a 等合成了i s a t i n 的s c h i f f 碱和5 甲基吲哚满二酮的酰胺类衍生物( 7 和8 ) ，所有化合物在1 0 0 陷m l 。1 对白念珠菌、致病性真菌荚膜组织胞浆菌等均 有显著的抑制活性，其中一些化合物同样具有抗艾滋活性【8 9 1 。 i s a t i n 其衍生物具有极为广泛的生物活性和多种药用价值，由于本文所合成 部分化合物与上述文献报道的i s a t i n 衍生物结构有一定的相似性，我们推测这些 化合物可能同样具有上述i s a t i n 衍生物类似的抗癌和抗菌活性，所以我们与中科 院微生物所张立新教授课题组联系并进行了合作，对所有化合物进行了多种抗 肿瘤和抗菌活性筛选，希望对该类化合物生物活性有更广泛的认识。 除了抗癌和抗菌活性，i s a t i n 衍生物还具有其他多种生物活性，根据近年来 2 5 第一章前言 发表的文献将i s a t i n 类衍生物其他相关生物活性总结如下表： 文献结构式生物活性 9 0 】 甜9 洲o c o o r 抗肺结核( a n t i t u b e r c u l a r ) l c 支x = o h 3 , c h c 2 h 2 。一删胁t y l o 。 h o l叶r 2 9 1 】 r ，g 芸蔷鬻= _ s 抗惊厥活性( a n t i c o n v u l s a n o h 2 - c y d o h 玉y i 。c y d o h e x a n o e 9 2 】 薛s 皂刚删刊2 抑制a i d s ( a n t i - h w ) 抑制病毒结构蛋白和逆转录酶 【9 3 】 噼n n h o m c s 鼬n h 勋2 硎e 治疗天花病( s m a l l p o x ) 9 4 】 r 以名- r 卟1r = ：h 脚, c i , b r 舀心 消炎、镇痛( a n t i - i n f l a m m a t o r y a n da n t i p y r e t i ca c t i v i t y ) k ， r 22h ，- - c h 2 n ( c 6 h 5 ) 2 9 5 】 r , r 餮1 o i 抑制a i