药物化学--抗肿瘤药(修订)

抗肿瘤药 药物化学 知识目标 了解抗肿瘤药的发展与设计 分类和药物的毒性了解金属抗肿瘤药的结构特点与作用特点了解天然抗肿瘤药的类型和相应药物理解烷化剂的作用原理 结构类型和构效关系理解抗代谢药的作用原理和磺巯嘌呤钠的特点掌握烷化剂 抗代谢药典型药物的化学结构 理化性质及作用特点掌握氮芥类的基本结构 类型与脂肪氮芥 芳香氮芥的作用原理掌握抗代谢药的类型 学习目标 能力目标 能写出氮芥类的基本结构和各类型氮芥药物的结构特点能认识盐酸氮芥 氮甲 环磷酰胺 噻替哌 卡莫司汀 氟尿嘧啶 巯嘌呤 磺巯嘌呤钠的结构式能应用烷化剂 抗代谢药典型药物的理化性质解决该类药物的制剂调配 鉴别 贮存保管及临床应用问题 学习目标 本章结构图 肿瘤常识简介 机体在各种致癌因素作用下 局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控 导致其克隆性异常增生而形成的新生物 肿瘤的特点 细胞或变异细胞异常增殖 常形成肿块 肿瘤细胞易转移 恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的常见病和多发病 人类因恶性肿瘤而引起的死亡率是所有疾病死亡率的第二位 仅次于心脑血管疾病 良性肿瘤 恶性肿瘤 癌的英文 cancer 名字 汉译意为螃蟹 这就是说癌是一种无限制地向外周扩散 浸润 正常细胞变为癌细胞后 就像一匹脱缰的野马 人体无法约束它 产生所谓的 异常增生 常用治疗方法 手术治疗放射治疗药物治疗 化学治疗 抗肿瘤药分类 根据作用靶点 直接作用于DNA 生物烷化剂 金属铂配合物 博来霉素类 DNA拓扑异构酶抑制剂干扰DNA合成的药物 抗代谢药物作用于有丝分裂过程 影响蛋白质的合成 某些天然活性成分 抗肿瘤药的应用趋势 1 从单一治疗向综合治疗2 从单一药物到联合用药3 从姑息治疗向根治治疗4 从细胞毒性药物向针对机制多环节新型药物 研究方向 以实体瘤为主攻方向从天然产物中寻找活性成分肿瘤治疗增敏剂 耐药逆转剂的开发针对肿瘤基因和抑肿瘤基因开展肿瘤的反义药物研究治疗型疫苗研究基因治疗 免疫治疗 1 细胞生物学机制肿瘤细胞的共同特点 与细胞增殖有关的基因被开启或激活 与细胞分化有关的基因被关闭或抑制 故诱导肿瘤细胞分化 抑制肿瘤细胞增殖或导致死亡的药物均可发挥抗肿瘤的作用 烷化剂 氮芥 环磷酰胺 噻替哌抗癌抗生素 丝裂霉素 柔红霉素 博莱霉素 2 按生化机制药物分类 干扰核酸生物合成 在不同环节阻止DNA RNA 的生物合成 属抗代谢药 阻止二氢叶酸还原酶甲氨蝶呤阻止嘧啶核苷酸形成5 FU阻止嘌呤核苷酸形成巯嘌呤阻止核苷酸还原酶羟基脲阻止DNA多聚酶阿糖胞苷 第一节生物烷化剂 简介应用最早 临床上占有重要地位作用机制具有高度的化学活性 烷基化试剂 与肿瘤细胞的生物大分子 酶 中富电子基团 氨基 巯基 羟基等 发生共价结合 使其丧失活性 致肿瘤细胞死亡 缺点属于细胞毒类药物 选择性不高 具有严重的毒副作用 恶心 呕吐 骨髓抑制 脱发分类氮芥类 乙烯亚胺类 磺酸酯类及多元醇类 亚硝基脲类 一 氮芥类 氮芥类药物的结构可分为两部分 烷基化部分 是抗肿瘤活性的功能基载体部分R 载体的功能是改善类药物在体内的吸收 分布和稳定性 提高抗肿瘤活性 降低毒性 结构改造和修饰的主要部位是载体 氮芥结构 烷基化部分 双 氯乙基 氨基抗肿瘤活性的功能基载体部分 改变可以改善药物在体内的吸收 分布等药代动力学性质提高选择性 改变抗肿瘤活性 毒性 发现 第一次世界大战期间使用的芥子气 硫芥 是一种毒气后来发现芥子气对淋巴癌有效但对人的毒性太大于是采用电子等排体改造得到氮芥类药物 分类 脂肪氮芥 盐酸氮芥芳香氮芥 苯丁酸氮芥氨基酸氮芥 美法仑 氮甲杂环氮芥 环磷酰胺甾体氮芥 泼尼莫司汀 脂肪类氮芥作用原理 SN2 形成乙撑亚胺离子 亲电性的强烷化剂 极易与细胞中的亲核中心起烷基化作用作用原理 双功能基烷化剂 在体内形成的正离子能与细胞内多种成分发生反应 与DNA双链开成交叉连接 毒害肿瘤细胞 典型药物1盐酸氮芥ChlormethineHydrochloride N 甲基 N 2 氯乙基 2 氯乙胺盐酸盐 理化性质 有吸湿性及对皮肤 粘膜有腐蚀性在水溶液中不稳定 pH7以上分解失活水溶液在pH3 5时稳定 作用及临床用途 盐酸氮芥主要用于治疗淋巴肉瘤极强的烷化剂 对肿瘤细胞的杀伤能力大选择性差 只对淋巴瘤有效 毒性较大不能口服 注射剂pH需保持在3 0 5 0 结构改造 降低N电子云密度 氮原子引入氧 氧氮芥R进行变换同时 也降低了氮芥的抗瘤活性 苯丁酸氮芥 治疗慢性淋巴细胞白血病淋巴肉瘤 霍奇金病 卵巢癌 典型药物2环磷酰胺Cyclophosphamide P N N 双 氯乙基 氨基 1 氧 3 氮 2 磷杂环己烷 P 氧化物一水合物N N Bis 2 chloroethyl tetrahydro 2H 1 3 2 oxazaphosphorin 2 amine2 oxidemonohydrate又名 癌得星 1 3 结构特点 在氮芥的氮原子上连有一个吸电子的环状磷酰胺内酯 1 氧 3 氮 2 磷杂环己烷 N N 双 氯乙基 氨基 内磷酰胺基 磷酰胺基 水合物 理化性质 一个结晶水时 为白色结晶或结晶性粉末 失去结晶水后即液化在乙醇中易溶 在水中或丙酮中溶解 稳定性 水溶液不稳定 遇热更易分解 故应在溶解后短期内使用水溶液 2 在pH4 0 6 0时 磷酰胺基不稳定 加热时更易分解 而失去生物烷化作用 实例分析 环磷酰胺注射溶解后为何马上使用 环磷酰胺的水溶液不稳定 磷酰胺基易水解 形成水中不溶物而产生沉淀 加热更易分解 失去生物烷化作用 故制成粉针剂 临用前新鲜配制 溶解后短期内使用 合成 POCl3 Pyridine H2NCH2CH2CH2OH H2O acetone 体内代谢 环磷酰胺在体外无效 在体内经活化后才有作用前药活化的部位在肝脏 无毒 无毒 正常细胞酶促反应 癌细胞非酶促反应 临床用途 本品的抗瘤谱较广主要用于恶性淋巴瘤 急性淋巴细胞白血病 多发性骨髓瘤 肺癌 神经母细胞瘤等治疗 对乳腺癌 卵巢癌 鼻咽癌也有效毒性比其它氮芥小膀胱毒性 可能与代谢产物丙烯醛有关 二 亚乙烯亚胺类 乙撑亚胺类 氮芥类药物是通过转变为乙撑亚胺活性中间体发挥烷化作用的 因而在此基础上合成了一系列乙撑亚胺的衍生物 并在氮原子上引入吸电子基 降低乙撑亚胺基团的反应活性 以降低毒性 亚乙烯亚胺类 替派 塞替派 乙撑亚胺类 噻替哌Thiotepa 化学名 1 1 1 硫次瞵基三氮丙啶 性状 本品为白色结晶性粉末 易溶于水和乙醇 典型药物 噻替哌 稳定性 本品含有体积较大的硫代磷酰基 脂溶性大 对酸不稳定 在胃肠道吸收较差 须静脉给药 作用 本品主要用于乳腺癌 膀胱癌和消化道癌 是治疗膀胱癌首选药物 可直接注射入膀胱内给药 效果好 结构特点 本品是一个前药 在肝脏中被细胞色素P 450转化为替哌 Tepa 而起作用 氮杂环丙基能和核苷酸中的腺嘌呤 鸟嘌呤的3 N和7 N进行基化 替哌 三 磺酸酯及多元醇类 磺酸酯及多元醇类是一类非氮芥类烷化剂 磺酸酯基具很强的烷化活性 其中活性最强的是白消安 白消安 结构特点 白消安是双功能烷化剂 结构中的甲磺酸酯基是较好的离去基团 生成的正碳离子可与DNA中鸟嘌呤结合产生分子内交联 毒害肿瘤细胞 稳定性 本品加氢氧化钠溶液加热 可发生水解反应 水解产物为丁二醇 再脱水生成四氢呋喃 作用 本品口服吸收良好 临床主要用于治疗慢性粒细胞白血病 其治疗效果优于放射治疗 主要不良反应为消化道反应及骨髓抑制 四 亚硝基脲类 亚硝基脲类具有 氯乙基亚硝基脲结构 具有广谱的抗肿瘤活性 典型药物 化学名 1 3 双 氯乙基 1 亚硝基脲 又名卡氮芥 简称BCNU 性状 本品为无色结晶性粉末 不溶于水 其注射液为聚乙二醇的灭菌液 卡莫司汀Carmustine 卡莫司汀 稳定性 本品在酸性和碱性溶液中 尤其是碱性 很不稳定 可分解放出氮气和二氧化碳 作用 由于 氯乙基具有较强的亲脂性 易通过血脑屏障 所以本品适用于脑瘤 转移性脑瘤及其他中枢神经系统肿瘤 恶性淋巴瘤等 拓展提高烷化剂的构效关系 1 脂肪氮芥和芳香氮芥 2 亚硝基脲类 连接硝基氮上的烃基以 氯乙基活性最强 芳香亚硝基脲类的作用不强 脂环亚硝基脲以环己基及氟代同型物活性最高 1978年批准为睾丸肿瘤和卵巢癌的治疗药物 可作为黑色素瘤 转移 头颈部癌 甲状腺癌 非小细胞肺癌 小细胞肺癌 食道癌 肝胚细胞瘤 动脉插管 子宫颈癌 子宫内膜癌 卵巢癌 睾丸癌 肾上腺皮质瘤 膀胱癌 成神经管胚胎瘤 胚胎瘤 成神经细胞瘤 骨肉瘤 成视网膜细胞瘤等的的首选治疗药物 顺铂现已成为全球广泛应用的抗肿瘤药物之一 每年的销售额达5亿美元 第一代铂类抗癌药 顺铂 五 金属铂类基脲类 顺铂 Z 二氨二氯铂治疗睾丸癌和卵巢癌的一线药物顺式有效 反式无效 顺铂 顺氯氨铂 氯氨铂 DDP 作用特点 在体内可被水解 形成活泼的带正电的水化分子与鸟嘌呤的7位上的N结合 引起DNA链间或链内交联 从而抑制DNA复制和转录 导致DNA断裂和误码 抑制细胞有丝分裂 作用较强而持久 抗癌谱较广 为细胞周期性非特异性药物 临床应用 治疗转移性睾丸癌和卵巢癌 是治疗睾丸肿瘤最有效的药物之一 对膀胱癌 宫颈癌 头颈部癌 骨髓癌 非小细胞肺癌和胃癌也有一定疗效 不良反应 最常见最严重的毒性是由于直接对肾小管的毒性作用而引起的肾功能损害 骨髓抑制多发生在剂量超过100mg m2 d 的病人 顺铂主要缺点 严重的毒副反应 包括肾毒性 胃肠道毒性 耳毒性及神经毒性 对某些瘤细胞活性较低 如乳腺癌 结肠癌等 使肿瘤细胞产生获得性耐药性 水溶性小 须注射给药 第二代铂类抗癌药 卡铂 碳铂 顺二氨环丁烷二羧酸铂 作用机制 适应症与顺铂相同 具有抗瘤活性强 毒性低的特点 耳毒性和神经毒性罕见 骨髓抑制比顺铂强 剂量限制性毒性 与顺铂有交叉抗药性 卡铂 顺二氨络 1 1 环丁烷二羧酸 铂抗瘤谱与顺铂类似 第二节抗代谢药物 抗代谢药简介 抗代谢抗肿瘤药物是利用代谢拮抗原理设计的 这类药物化学结构与正常代谢物很相似 可作为伪代谢物掺入DNA或RNA中 干扰DNA或RNA的生物合成 形成假的无功能的生物大分子 即导致所谓致死性合成 从而抑制了肿瘤细胞的存活 抗代谢物是用电子等排原理将基本代谢物嘧啶 嘌呤和叶酸的结构中的某些基团进行改变而得 抗代谢药简介 抗代谢药作用 抗代谢药的化学结构与代谢物相似 主要通过酶抑制作用和致死合成方式抑制肿瘤的活性 酶抑制作用 是指在体内能与代谢物发生竞争性拮抗作用 与代谢必需的酶结合 抑制酶的活性 故抗代谢物也是酶抑制剂 致死合成作用 是指通过掺入DNA或RNA形成非功能的假的生物大分子 从而抑制肿瘤细胞的增生 抗代谢物VS烷化剂 抑制DNA合成代谢 致肿瘤细胞死亡与生物大分子中的富电子的基团发生共价结合 烷基化 使其丧失活性的药物 抗代谢药物简介 在肿瘤的化学治疗上占较大的比重 40 左右未发现肿瘤细胞有独特的代谢途径 抗代谢药物基本特点 由于正常细胞与肿瘤细胞之间生长分数的差别 抗代谢药物能杀死肿瘤细胞 不影响一般正常细胞 对增殖较快的正常组织如骨髓 消化道粘膜等也呈现一定的毒性 临床应用 抗瘤谱较窄 相对于烷化剂用于治疗白血病 绒毛上皮瘤 但对某些实体瘤也有效作用点各异 交叉耐药性相对较少 结构特点 结构与代谢物很相似 将代谢物的结构作细微的改变而得 利用生物电子等排原理以 F或CH3代替H S或CH2代替O NH2或SH代替OH等嘧啶拮抗物嘌呤拮抗物叶酸拮抗物 生物电子等排体 经典电子等排体 元素周期表中同族元素最外层的电子数目相等 它们的理化性质亦相似 扩大到外层电子数相等的原子 离子或分子 1 一价电子等排体 卤素和XHn基团 X C N O S 2 二价电子等排体 R O R R NH R R CH2 R R S R 3 三价电子等排体 N CH 4 四价电子等排体 C N P 生物电子等排体 生物电子等排体 具有相似的物理和化学性质 又能产生相似的生物活性的相同价键的基团 有时这也被称作非经典的电子等排体 1 可替代性基团 CH CH S O NH CH2 2 环与非环结构的替代 多巴胺分子中所含的扁平形氢键儿茶酚环可用苯骈咪唑环替代 保留了多巴胺激动活性 1 尿嘧啶渗入肿瘤组织的速度比其它嘧啶快 2 生物电子等排原理 氟与氢的原子半径相近 且C F键稳定 体内不易分解 3 代表药物 氟尿嘧啶 4 治疗实体肿瘤的首选药物 疗效好 毒性也大 5 为了增强疗效 降低毒性 衍生物卡莫氟毒性最小 去氧氟尿苷选择性最高 一 嘧啶类抗代谢物 氟尿嘧啶 Fluorouracil5 Fu 1 2 3 4 5 6 结构与命名 5 氟 2 4 1H 3H 嘧啶二酮5 Fluoro 2 4 1H 3H pyrimidinedione 结构特点 尿嘧啶衍生物 尿嘧啶掺入肿瘤组织的速度较其它嘧啶快由电子等排概念 以卤原子代替氢原子 以5 FU抗肿瘤作用最好 稳定性 在空气及水溶液中都非常稳定亚硫酸钠水溶液中较不稳定 作用机理 胸腺嘧啶合成酶 TS 抑制剂 氟化物的体积与原化合物几乎相等 C F键特别稳定 在代谢过程中不易分解 分子水平代替正常代谢物 FUDRP 氟尿嘧啶脱氧核苷酸 TS 胸腺嘧啶合成酶TDRP 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 抗瘤谱 显效 绒毛膜上皮癌及恶性葡萄胎有效 结肠癌 直肠癌 胃癌和乳腺癌 头颈部癌等治疗实体肿瘤的首选药物 不良反应 毒性较大 引起严重的消化道反应和骨髓抑制等副作用 Fluorouracil的前药 作用特点和适应症与Fluorouracil相似 但毒性较低 替加氟双呋氟尿嘧啶 二 嘌呤类抗代谢物 腺嘌呤和鸟嘌呤 是DNA和RNA的重要组分 次黄嘌呤是腺嘌呤和鸟嘌呤生物合成的重要中间体 嘌呤类抗代谢物主要是次黄嘌呤和鸟嘌呤的衍生物 巯嘌呤 Mercaptopurine6 嘌呤巯醇一水合物Purine 6 thiolmonohydrate6 MP 作用机理 巯嘌呤结构与黄嘌呤相似 在体内经酶促转变为有活性的6 硫代次黄嘌呤核苷酸抑制腺酰琥珀酸合成酶 阻止次黄嘌呤核苷酸 肌苷酸 转变为腺苷酸还可抑制肌苷酸脱氢酶 阻止肌苷酸氧化为黄嘌呤核苷酸 从而抑制DNA和RNA的合成 应用 用于各种急性白血病的治疗对绒毛膜上皮癌 恶性葡萄胎也有效 拓展提高 我国学者从人工合成胰岛素中受到启发 用亚硫酸钠可使S S键断裂形成水溶性R S SO3Na衍生物 对水溶性较差的巯嘌呤进行了结构改造 合成了巯嘌呤的前体药物 水溶性的磺巯嘌呤钠 溶癌呤 磺巯嘌呤钠 SulfomercapineSodium 溶癌呤 的结构和作用特点 该药遇酸性和巯基化合物极易释放出6 MP 产生抗肿瘤作用因为肿瘤组织pH较低 巯基化合物含量较高 因此对肿瘤有一定的选择性 本品的用途同6 MP 但水溶性大 显效快 毒性低 溶癌呤 SulfomercapineSodium增加6 MP药物的水溶性 和选择性 因为肿瘤组织pH较正常组织低 巯基化合物含量也比较高用途与6 MP相同 显效较快 毒性较低 巯鸟嘌呤 鸟嘌呤的类似物 叶酸 FolicAcid 核酸生物合成的代谢物红细胞发育生长的重要因子叶酸的拮抗剂用于缓解急性白血病 三 叶酸类抗代谢物 叶酸的拮抗剂 干扰胸腺嘧啶脱氧核苷酸和嘌呤核苷酸的合成对DNA和RNA的合成均可抑制 阻碍肿瘤细胞的生长 甲氨蝶呤 甲氨蝶呤 谷氨酸 蝶呤酸 叶酸的拮抗剂 MTX结构中的N 与二氢叶酸还原酶中的天门冬氨酸的羧基形成较强的结合形式较强地抑制二氢叶酸还原酶的作用对胸腺嘧啶合成酶 TS 也有抑制作用 作用机理图 抗癌谱 治疗 急性白血病 绒毛膜上皮癌和恶性葡萄胎有效 头颈部肿瘤 乳腺癌 宫颈癌 消化道癌和恶性淋巴癌 课堂活动 大剂量使用甲氨蝶呤时 会引起中毒 如何解救 常用亚叶酸钙又称C5甲酰四氢叶酸钙 LeucovorinCalcium 解救 甲氨蝶呤抗肿瘤是作用于二氢叶酸还原酶 使二氢叶酸不能转化为四氢叶酸 亚叶酸钙在体内直接代谢为四氢叶酸 解除了甲氨蝶呤的毒性而不降低抗肿瘤活性 第三节抗肿瘤天然药物及其他抗肿瘤药物 一 喜树生物碱喜树碱 羟基喜树碱 水溶性差 拓扑替康 半合成 R1R2R3喜树碱 HHH羟基喜树碱 OHHH拓扑替康 OHCH2N CH3 2H 二 长春花生物碱夹竹桃科植物长春花全草中含有长春碱 长春新碱 长春地辛 夹竹桃科植物长春花 三 鬼臼生物碱鬼臼毒素 毒性较大 依托泊苷 替尼泊苷 脂溶性高 鬼臼毒素 OH 依托泊苷 R1 替尼泊苷 四 紫杉烷类紫杉醇 多西他赛 红豆杉 紫杉醇 紫杉醇 多西他赛 R1R2 COCH3 H C6H5 OC CH3 3 五 金属铂配位化合物 顺铂 碳铂 异丙铂 多肽类 放线菌素D 鲜红色 左旋 博来霉素 R 六 抗肿瘤抗生素 蒽醌类 多柔比星 柔红霉素 表柔比星等 基本结构 多柔比星 R1 R3 OHR2 H柔红霉素 R1 R2 HR3 OH表柔比星 R1 R2 OHR3 H 重点提示 氮甲 环磷酰胺 卡莫司汀 氟尿嘧啶 巯嘌呤的结构 稳定性及作用特点噻替哌 卡莫氟 溶癌呤的结构和作用特点白消安 盐酸氮芥 阿糖胞苷 甲氨蝶呤的用途 课程小结 抗肿瘤药 生物烷化剂 抗代谢药物 其他 氮芥类 乙撑亚胺类 甲磺酸酯及多元醇 亚硝基脲 其他生物烷化剂 烷化剂作用原理 基本结构 结构类型 设计和作用原理 典型药物 盐酸氮芥 氮甲 环磷酰胺 五类 典型药物 典型药物 典型药物 卡莫司汀 白消安 噻替哌 嘌呤类 嘧啶类 叶酸类 作用原理 典型药物 典型药物 典型药物 氟尿嘧啶 卡莫氟 盐酸阿糖胞苷 巯嘌呤 溶癌呤 甲氨蝶呤 天然抗肿瘤药 金属抗肿瘤药 其他抗肿瘤药 药物的毒性作用 抗肿瘤药的发展与设计 植物有效成分抗肿瘤药 抗生素类抗肿瘤药 同步测试 单项选择题1 具有下列化学结构的药物是 A 氮芥B 环磷酰胺C 白消安D 氟尿嘧啶 B 环磷酰胺 2 氮芥类药物抗肿瘤的功能基是 A 整个分子B 叔胺氮C 载体D 氯乙胺3 下列哪个药物是烷化剂 A 环磷酰胺B 氟尿嘧啶C 甲氧苄胺嘧啶D 顺铂 D 氯乙胺 A 环磷酰胺 4 氮芥类属于哪一类抗肿瘤药 A 生物烷化剂B 抗代谢物C 生物碱D 抗生素5 属于抗代谢药物的是 A 巯嘌呤B 喜树碱C 白消安D 顺铂 A 生物烷化剂 A 巯嘌呤 6 脂肪氮芥的作用机理是 A 形成乙撑亚胺离子B 形成碳正离子C 形成环氧乙烷D 形成羟基化合物7 在抗代谢抗肿瘤药氟尿嘧啶分子产生过程中 采用电子等排原理的结构是 A 以吡啶环代替苯环B 以羟基代替羧基C 以氟代替氢D 以氯代替碳 A 形成乙撑亚胺离子 C 以氟代替氢 8 对氟尿嘧啶的描述 正确的是 A 处方中可加入用亚硫酸氢钠作稳定剂B 在碱水中稳定C 在空气中稳定D 副作用极小9 属于抗生素类抗肿瘤药物是 A 博来霉素B 头孢菌素C 紫杉醇D 红霉素 C 在空气中稳定 A 博来霉素 10 有关磺巯嘌呤钠的叙述 不正确的是 A 水溶性好B 遇酸释放出巯嘌呤C 毒性低 显效快D 属于烷化剂 D 属于烷化剂 同步测试 多项选择题1 抗代谢抗肿瘤药物的结构类型有 A 嘧啶类B 叶酸类C 乙烯亚胺类D 亚硝基脲类E 嘌呤类 A 嘧啶类 B 叶酸类 E 嘌呤类 2 氮芥类抗肿瘤烷化剂载体部分的功能有 A 降低毒性B 提高稳定性C 改善药物体内过程D 提高选择性E 改变药物生物活性3