吲哚并喹啉硼酸衍生物及全甲基化Neolamellarin A类似物的设计、合成与活性评价

摘要

生物碱广泛存在于植物、动物、微生物中，是一类重要的活性化合物。近年来，海洋来源的生物碱由于新颖的化学结构和独特的生物活性，引起药物化学家的广泛关注。对天然来源的生物碱进行结构改造从而获得活性更优、毒性更小、易于大量生产的化合物一直是药物研究的热点。因此，本论文中选择了一种来源于陆生植物白叶藤具有广泛生物活性的吲哚并喹啉生物碱和一种来源于海洋动物海绵具有新颖吡咯类骨架的生物碱Neolamellarin A进行结构改造和活性研究。
　　有机硼酸化合物具有的特殊性质使其在药物研究开发中占有重要的地位，一个成功的例子就是已经上市的用于治疗多发性骨髓瘤的有机硼酸化合物硼替佐米，该化合物中的硼酸基团具有路易斯酸性，可以与蛋白酶相结合并抑制其活性。此外有机硼酸化合物被研究作为糖的识别传感器以及识别肿瘤细胞表面的特异性糖链，如sLex。这是由于硼酸基团能与糖的顺式邻二醇羟基结合形成五元或六元硼酸酯。因此硼酸基团作为药效团有着丰富的理论基础。
　　本论文中首先用硼酸基团对有抗肿瘤活性的吲哚并喹啉生物碱进行结构修饰，并研究了吲哚并喹啉硼酸衍生物的细胞毒活性、细胞定位以及抗病毒活性。此外对吡咯类海洋生物碱Neolamellarin A的全甲基化产物进行结构改造和生物活性研究。
　　本论文以吲哚并喹啉生物碱为母体化合物，用苯硼酸对其进行结构修饰，设计、合成了四个系列的结构新颖的Quindoline硼酸衍生物及没有带硼酸基团的对照化合物共56个，其中新化合物52个，均经核磁共振(1H NMR和13C NMR)和质谱(HRMS)结构验证。
　　对所合成的吲哚并喹啉衍生物进行了体外抗肿瘤活性测试，对人结肠癌细胞HT29和HCT116细胞株以及人肺癌细胞株A549和H1299细胞株的初步活性测试发现，细胞毒活性IC50值小于5μM的化合物有15个(H1299)、17个(A549)、29个(HT29)、34个(HCT116)，其中小于1μM的化合物有3个(H1299)、8个(HT29)、6个(HCT116);其中有几个吲哚并喹啉硼酸衍生物具有良好的细胞毒活性:B-5b、B-5d作用于HT29的IC50分别为0.7、0.8μM;D-1d的IC50为0.9μM(HT29)、1.2μM(A549); C-3h的IC50为1.6μM(HCT116)。
　　对所合成的化合物在人结肠癌细胞HT29和人肺癌细胞A549细胞株上进行了荧光共聚焦细胞定位研究，发现用硼酸基团对吲哚并喹啉进行修饰可以改变母体化合物在细胞上的定位情况;硼酸修饰的化合物主要定位在细胞膜上;而未经硼酸修饰的母体化合物主要定位在细胞核及其周围。并且发现分子中的硼酸基团与细胞膜相结合，使得被修饰的母体化合物进入细胞内以及作用于细胞核的量减少，细胞毒活性降低;且分子中硼酸基团越多与细胞膜的结合越强，化合物进入细胞和作用于细胞核的量越少，细胞毒活性越低。
　　对所合成的无硼酸修饰的化合物B-1a、单硼酸修饰的化合物B-3a、B-4a，双硼酸修饰的化合物D-1c、D-1e进行了体外抗病毒活性研究，对流感病毒致MDCK细胞株病变的初步活性测试表明，B-3a、B-4a、D-1e、D-1e在10μM浓度下对病毒的抑制率分别为59.7％、48.1％、72.4％、42.3％。
　　本论文以P-糖蛋白（permeability glycoprotein，P-gp）为靶点，在实验室的研究基础上，设计并合成了33个吡咯类海洋生物碱Neolamellarin A的全甲基化类似物。所合成的33个目标化合物均为未见文献报道的新化合物，均经核磁共振(1H NMR和13C NMR)和质谱(HRMS)验证。探索出一条先通过乙酸银氧化生成1-苄基-3，4-二芳基吡咯，再在叔丁醇钾/DMSO/O2/THF体系下氧化脱除吡咯N上的苄基，最后对吡咯上的N进行乙酰化合成Neolamellarin A全甲基化类似物的高效、简洁的路线，为以后进一步的结构改造提供可行的方法。
　　对所合成的化合物进行了体外抗肿瘤活性测试，对人结肠癌细胞HT29细胞株以及人肺癌细胞A549细胞株的初步活性测试表明，所合成的Neolamellarin A全甲基化类似物在10μM浓度下作用于这两种肿瘤细胞，细胞存活率在60％以上，为进一步的肿瘤多药耐药逆转活性研究奠定了基础。

目录

声明

摘要

前言

第一部分 吲哚并喹啉类生物碱Quindoline硼酸类似物的设计、合成与活性研究

1 文献综述

1．1 有机硼酸化合物的性质及其在药物研究开发中的应用

1．2 吲哚并喹啉生物碱的结构与活性

1．3 有机硼酸化合物合成方法的研究

1．4 吲哚并喹啉生物碱的合成研究

2 吲哚并喹啉类生物碱Quindoline硼酸类似物的设计、合成与活性研究

2．1 吲哚并喹啉硼酸类似物的设计

2．2 合成路线设计

2．3 结果与讨论

2．4 小结

3 实验部分

3．1 实验试剂及仪器

3．2 化合物的制备

第二部分 吡咯类海洋生物碱Neolamellarin A全甲基化类似物的设计、合成与活性评价

1 文献综述

1．1 Neolamellarin A及其结构相似化合物的结构与活性

1．2 1，3，4-位取代的吡咯类化合物的合成研究

2 吡咯类海洋生物碱Neolamellarin A全甲基化类似物的设计、合成与活性研究

2．1 吡咯类海洋生物碱Neolamellarin A类似物的设计

2．2 具体化合物的设计与合成

2．3 结果与讨论

2．4 小结

3 实验部分

3．1 实验试剂及仪器

3．2 化合物的制备

论文总结

参考文献

附录

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