Z f z； 硕士学位论文符号说明MT Microtubule 微管MDR Multidrug Resistance 多药耐药CA．4 Combretastatin A-4 考布他汀A．4TMSa Trimethylchlorosilane 三甲基氯硅烷BuLi n-Buryllithium 正丁基锂 ESI—MS Electro-Spray Ionization Mass Spectrum 电喷雾电离质谱G150 Half Growth Inhibitory Concentration 半数生长抑制浓度IR Infrared absorption spectrum 红外光谱NMR Nuclear Magnetic Resonance 核磁共振I'LC Thin—layer Chromatography 薄层层析州 Micromole 微摩尔6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： 董盛鳖 日 期：筮趁：2皇2 1关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，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{!乍者签名：董国攫导师签名：趔丝避日期：独墨：丛2 JZ f z； 硕士学位论文新型苯并磺内酰胺类微管蛋白抑制剂 的设计、合成及活性研究研究生： 董月辉 导师： 刘兆鹏教授 专业： 药物化学中文摘要肿瘤是严重威胁人类生命的常见病和多发病，其死亡率仅次于心血管疾病而 列居第二肿瘤细胞具有快速增殖能力，其有丝分裂过程频繁且细胞周期明显短 于正常细胞微管是细胞有丝分裂过程中重要的细胞骨架之一，为动态不稳定结 构，在细胞有丝分裂过程中具有促使姐妹染色单体分离的重要作用这一重要作 用使微管成为抗肿瘤治疗的重要靶点抗有丝分裂药物在肿瘤治疗中发挥着重要的作用它们主要通过破坏微管蛋 白／微管之间的动态循环(聚合和解聚)来治疗各种实体肿瘤。
根据对微管作用 的不同将药物分为两类：抑制微管蛋白聚合的药物，如长春碱类；稳定微管的药 物，如紫杉烷类和埃坡霉素类抑制微管蛋白聚合的药物通过与13微管蛋白结合 使细胞分裂停止于C2／M期；稳定微管的药物有两个不同的结合位点：秋水仙碱位点和长春碱位点，但作用机制相似，即可逆地与p微管蛋白结合形成“药物一 蛋白”复合物，阻止其他蛋白单体的继续添加而抑制微管的聚合，同时还通过诱 导微管的解聚抑制纺锤体的形成，使细胞的有丝分裂停止于M期紫杉醇与多 西他赛是最早用于治疗实体瘤的微管蛋白抑制剂，但由于耐药性的出现，使其应 用受到局限近年来，小分子微管蛋白抑制剂研究方面取得了很大的进展其中， 磺胺类药物ABT-751可以口服给药，生物利用度高它通过与秋水仙碱结合位点13微管蛋白结合，抑制微管的聚合，现已进行临床研究 另一方面，秋水仙碱、鬼臼毒素、Combretastatin A-4(CA--4)等天然抗肿瘤药物分子中的多酚醚类结构是抑制微管蛋白聚合的主要药效团之一 基于片断的药物设计(Fragment based drug design)是近年来发展、成熟起厶丈只鬈 硕士学位埝文来的寻找先导化合物的有效方法。
本文基于微管蛋白秋水仙碱结合腔的特点，以 微管蛋白抑制剂ABT-751分子中的苯磺酰胺结构片段和作用于微管蛋白同一靶 点的天然产物鬼臼毒素等分子中的多酚醚结构片段为基础，利用基于片断的药物 设计方法并结合计算机辅助药物设计，设计结构新颖的五元环苯并磺内酰胺类小 分子微管蛋白抑制剂合成反应分别以苯磺酰氯和1,2．亚甲二氧基苯为原料，通过磺化、氨解、亲 核加成及环合等反应得到目标产物通过优化环合反应条件，开辟了合成3位单 取代苯并磺内酰胺的新途径，并合成了两个系列共23个全新结构的化合物所 合成化合物的化学结构由IR、MS以及1H．NMR光谱分析确证将设计合成的化合物进行了初步的抑制微管蛋白聚合、细胞生长抑制活性筛选结果显示，化合物虽然对微管蛋白聚合及细胞生长有一定的抑制作用，但是 活性不高这可能是由以下原因造成的：首先，由于目标化合物溶解性不是很好， 导致测试溶液中有效浓度的降低而使得活性丧失：其次，目标化合物为消旋体， 计算机对接结果显示S型与秋水仙碱结合腔匹配性较好，足型则匹配较差总之，我们以微管蛋白为靶点，采用基于片段的药物设计新理念，以微管蛋 白抑制剂ABT-751分子中的苯磺酰胺结构片段和作用于微管蛋白同一靶点的天 然产物鬼臼毒素等分子中的多酚醚结构片段为基础，结合计算机辅助药物设计， 设计并合成两个系列全新结构的五元环3位单取代苯并磺内酰胺衍生物，并对部 分化合物进行了体外微管蛋白聚合抑制和细胞生长抑制活性筛选。
这为进一步设 计新型微管蛋白抑制剂奠定了基础关键词g微管蛋白抑制剂；微管；聚合；苯并磺内酰胺；合成Z f只霉 硕士学位论文DESIGN，SYNTHESIS AND BIOLOGICAL EVALUATIoN oF BENZoSULTAMS AS NoVEL TUBUL玳矾HⅡlIToRSPostgraduate：Yuehui Dong Supervisor：Prof．Zhaopeng Liu Profession： Medicinal ChemistryABSTRACTCancer is a common and frequently—occurring disease that threatens the human fife seriously and causes mortality only second to cardiovascular vessel di∞ase$． Tumor cells prolifcratc rapidly，and the cell cycle is obviously shorter than normal cell．The tubulin／microtubule system is an integral component of the cytoskeleton． Microtubules are hie,bay dynamic structures that play a critical role in orchestrating the separation and segregation of chromosomes during mitosis．This makes microtubules highly valued as anticancer drug targets．Antimitotic agents that target the dynamic equilibrium between the microtubule polymer and tubulin heterodimers arc key components of chemotherapeutic regimens for various solid tumors．Thcse agents can be divided into two major classes based on their effect on microtubulc polymerization and the mass of microtubule polymers： those that inhibit polymerization,such as the vinca alkaloids and those that stabilize microtubules,such as the taxanes and epothilones．The agents that inhibit tubulin polymerization bind to p-tubulin,and make cells in GdM arrest．Themicrotubule—stabilizing agents bind to two classes of sites on tubulin：thecolchicine，and Vinca domains．But their mechanism of action are similar．They bindto IB-tubulin to form‘‘drug-proteinum’’complex reversibly,SO they call prevent other30量只； 硕士学位论文protein to bind，resulting in inhibition of tubulin polymerization．At the same time they inhibit the formation of spindles through inducing the depolymerization of microtubule．These actions make cells in M arrest．The taxanes paclitaxel(Tax01)and docetaxel(Taxotere)were the first antimicrotubule agents approved for U8e in solid tumors，but their usefulness is often limited by development of drug resistance．In recent years，small—molecule antimitotic agents have been a focus in the development of effective anticancer drugs．Among them，ABT-75 1 is an orally bioavailable sulfonamide that binds to the colchicine binding site on beta—tubulin and inhibits microtubule polymerization and currently undergoing clinical evaluation for the treatment of many kinds of tumors．On the other hand，the polyphenolic pharmacophore are widely existed in the molecules of many antimitotic agents like colchicines，podophyllotoxin， Combretastatin A4，among others．Fragment—based drug design has become all important and powerful tool for the discovery and optimization of new drug leads．Base on the binding models of colchicine site in tubulin，making Use of the fragment-based drug design approach， with the help of computer-assisted drug design，We designed a series of five—membered benzosultams in order to discover novel antimitotic agents．These compounds have the key features that combine the sulfonamide fragment and theimportantpolyphenolicpharmacophoreinonemolecule．We have developed a novel method for the synthesis of 3-monosubstitued five—membered benzosultams．Based on our new method，23 compounds with different substituens at A-ring or C-ring have been synthesized．All of them have been characterized by IR，MS and 1H-NMR spectral analysis．Some of the synthesized benzosultam analogues have been analyzed for tubulindestabilizafion activity using commercial reagents with fluorescence detection．The preliminary results showed that these analogs appears capable of inhibiting tubulin polymerization to some extent，but the levels of activity measured in these assays does not appear to demonstrate meaningful activity that Can be expected to significantly impact cancer cell proliferation．Some of the synthesized benzosultams have also been4o l鼻； 硕士学位论文analyzed for growth inhibition activity using breast cancer cells．The results indicate these compounds have much lower growth inhibition activity than podophyllotoxin or colchicine．The poor solubility in water and the racemic properties may attribute，in part，to the low activities in the bioassay tests．In summary，based on the sulfonamide fragment and the polyphenolic pharmacophore，with the aid of computer-assisted drug design，we have designed and synthesized novel henzosultams as antimitotic agents．The tubulin destabilizationactivity and the cell growth inhibition activity have been also studied．Our researchesmay provide useful information for further design of small—molecule antimitotic drugs．KEY WORDS：Tubulin inhibitors；Microtubule；Polymerization；Benzosultams；Synthesis．5∥f z蓉 项士学位论文l第一章前言恶性肿瘤已成为危害人类健康的头等顽疾之一，化疗一直在肿瘤的治疗中占 据重要地位。
化疗药物作用靶点很多，微管便是其中之一以紫杉醇为代表的微 管蛋白抑制剂是最有效的抗肿瘤药物之一，但传统的微管蛋白抑制剂大多存在不 同程度的副反应或已出现了耐药性，给肿瘤的治疗带来了局限性近年来国内外 在查尔酮类、吡嗪类、苯甲酰脲类和芳酰吲哚类、Combrestastin A4类似物等小 分子微管蛋白抑制剂研究方面取得进展，多个化合物已进入临床或临床前研究 [14I化学合成的小分子微管蛋白抑制剂不但表现出活性高、毒性低、体内生物 利用度好等特点，而且往往不是多药耐药泵(multidrug resistance pump，MDR pump)的底物，因而对多药耐药肿瘤细胞也有效，已成为抗肿瘤药物研究关注的重点之一1．1微管蛋白抑制剂的研究概况微管(microtubule)是细胞骨架的重要组成部分，在细胞中具有诸多功能， 特别是以纺锤体的形式参与细胞的有丝分裂过程，这一功能使之成为抗癌药物的 重要靶点因为肿瘤细胞具有快速增殖能力，若抑制其纺锤体的形成，必将导致有丝分裂过程的阻断，使其生长受到抑制或者诱导肿瘤细胞的凋亡【5】●1．2微管蛋白的结构及功能微管由n和p微管蛋白(tubufin)的异二聚体及少量丫微管蛋白组成。
瑾和 p微管蛋白均由450个氨基酸组成，分N端区、中间区和c端区N端区有GTP 结合位点，&微管蛋白GTP结合位点因埋藏于异二聚体内而不易与胞质中GTP 发生交换被称为N点，p微管蛋白与GTP结合点位于异二聚体的表面，是可交 换的，称为E点；中间区有氨基酸组成的环状结构维持微管的稳定性；C端区是 抗微管药物结合区，还可以与微管相关蛋白(microtubule associated proteins， MAP)结合调节微管装配叭p异二聚体在微管相关蛋白保护下，形成长链， 即原丝，然后进一步组装成含有13根原丝、螺旋状的微管这种管状结构以不7Z f只季 硕士学位论文对称方式在一端生长(正极)，在另一端解离(负极)Y微管蛋白是微管组织中 心的组成成分，与微管负端结合，连接微管和中心体具有GTP酶活性的微管 蛋白水解p亚单位E位E的GTP产生能量供新的异二聚体加入正端，从而使正 端快速组装伸向周围胞质由于微管的特殊结构及其所具有的相关蛋白在细胞及 机体内的重要作用，已经引起了越来越多的科学工作者的关注意i磷岁，，、‘‘，一?‘≮豢誉F一“ “：’≥．j广一oj≯誉≤豢户一 一< ≥鱼+～t“．^l；F，一f÷|～jo。
≯，，峨，?“． ，， ，：i>：i专i≤爹，、p j量妻≥多薯7≯，雾笋||j?jo f只； 硕士学位论文有的微管直接连到高尔基体的小泡上，核糖体可系在微管及微丝的交叉点上所 以细胞内的细胞器移动和胞质内物质转运与微管有密切关系 (4)参与细胞内信号转导微管参与ehog，JNK，Wnt，ERK蛋白激酶信号转导通路，信号分子可通过 直接与微管作用或通过马达蛋白、支架蛋白来与微管作用微管的信号转导功能 具有重要的生物学作用，它与细胞的极化、微管的不稳定动力学行为、微管的稳 定性变化、微管的方向性及微管的组织中心的位置均有关 (5)参与染色体的运动、调节细胞分裂微管在细胞分裂时起着必不可少的作用，成功的细胞分裂要求染色体准确地 分配给每一个子细胞，每个染色体附着在一束微管上，移行到它的最后目的地 在细胞内，微管以胞质微管和纺锤体微管两种形式存在细胞进入分裂期(M期)， 其胞质微管解聚成微管蛋白后再组装成纺锤体微管在分裂后期，纺锤体微管牵 引着姊妹染色单体从赤道面移向纺锤体的两极在有丝分裂结束后，纺锤体微管 解聚再组装成胞质微管因此，若破坏微管蛋白／微管之问的动态循环(聚合和 解聚)，将致使进入有丝分裂期的细胞停止分裂，进而诱导细胞凋亡【锄J。
1．3微管蛋白抑制剂熏图2：抗微管药物与微管蛋白的三个不同结合位点‘31微管蛋白抑制剂通过与微管蛋白上的特定位点结合，影响和干扰微管蛋白的 聚合和解聚的动力学，进而阻断M期纺锤体的形成，使肿瘤细胞生长停滞于 G：／M期在微管上，已明确有三类微管蛋白抑制剂结合的位点，分别是紫杉醇 结合位点、长春碱结合位点和秋水仙碱结合位点(图2)[31紫杉醇能够抑制微9Z jI}史霉 硕士学位论文管蛋白的解聚，使微管结构稳定；而长春碱和秋水仙碱则通过各自的作用位点， 抑制微管蛋自的聚合1．3．1抑制微管解聚的药物 本类药物以紫杉醇(Tax01)为代表，可促进微管二聚体装配成新微管，然后通过阻止微管解聚而使微管稳定，使细胞分裂停止于G2／M期紫杉醇是20 世纪70年代由Wani等人从太平洋紫杉树短叶紫杉树皮中提取的具有抗有丝分裂 作用的天然产物，能促进微管蛋白不可逆地组装成微管【9l现已广泛应用于乳腺 癌、卵巢癌、肺癌和非小细胞肺癌等的治疗1996年，其半合成的类似物多西 他赛(Docetaxel，Taxotere)在美国批准上市Discodermolide是从海洋生物中分离出的抗有丝分裂的化合物实验表明， 它能够使微管稳定，抑制微管的解聚，从而抑制细胞生长。
它引起微管解聚的ECso是3．2出，而taxol为23脚，可见它与微管蛋白的亲和力比紫杉醇更强【1们近年来，国内外对埃坡霉素类(epothilones)的报道很多，它是纤维素堆囊 菌(sorangium cellulosum)分泌的～类16元环的内酯类化合物作用机制类似 于紫杉醇，但结构简单易于合成且水溶性好、生物活性更强目前埃坡霉素类药 物已进入II期临床研究，可望开发成比紫杉醇更有效的抗肿瘤药物，已经成为国 内外抗肿瘤药物的研究热点[11-12lOR1足NH o紫杉醇：R=CH3CO，RI=C6H5多西他赛：R=H，R1=(CH3)3CO图3：抑制微管解聚的药物10二f z车 硕士学位论文1．3．2抑制微管聚合的药物 该类药物有两个不同的结合位点：秋水仙碱(colchicine)位点和长春碱(vinblastine)位点，但作用机制相似，即可逆地与p微管蛋白结合形成“药物一 蛋白’’复合物，阻止其他蛋白单体的继续添加而抑制徼管的聚合，同时还通过诱 导微管的解聚抑制纺锤体的形成，使细胞停止在有丝分裂的M期，从而阻止细 胞分裂繁殖【511)秋水仙碱及其类似物 秋水仙碱最初是从欧洲的百合科植物秋水仙Colchicum autumnale L．的球茎中分离出的，临床上用于治疗乳腺癌及皮肤癌等，由于其特殊的结构和强抗癌活 性，一直受到人们的关注。
由秋水仙碱合成的秋水仙酰胺，对小鼠SI鼬，s37，大 鼠瓦克氏癌瘤一256均有一定抑制作用秋水仙胺又名脱羧秋水仙碱，其对小鼠 的毒性仅为秋水仙碱的1／30．1／40，LD50为88．8 mg／Kgtl3彤1HCH3OCH3 NH2 0(3 H3秋水仙碱 秋水仙酰胺 秋水仙胺 图4：秋水仙碱及其类似物(2)长春碱及其类似物长春碱： R1=cH，，R2=OCH3，R3=CH3CO长春新碱：R1=CHO，R2=OcH3，R3=CH3CO长春地辛：R1=CH3，R2=NH2，R3=H 图5：长春碱及其类似物长春碱类抗肿瘤药是从长春花中分离得到的吲哚类生物碱对长春碱的结构 改造发现了一系列高活性、低副作用的化合物，其中以半合成方法合成的长春瑞0量J】I：霉 硕士学位论文宾(vinorelbine，脱水长春碱)和长春地辛(vindesine)较最初发现的长春碱和 长春新碱(vincristine)具有更强的抗肿瘤作用和较低的毒性[J6,r7]长春氟宁 (vinflunine)是长春瑞宾C．20’位上的两个氢原子被两个氟原子取代形成的一个 新的抗肿瘤药物，其能明显抑制微管的聚集，呈剂量依赖关系，对猪脑中微管聚 集的Ic50为2．0 pM，现已进入II期临床试验陋2们。
3)鬼臼毒素及其类似物 鬼臼毒素类衍生物因细胞毒性而具有抑制癌细胞增殖的作用，富含电子的B．E环可能与秋水仙碱的A．C环在微管蛋白上占有同样的疏水部位鬼臼毒素衍 生物作为抗有丝分裂药物，已申请美国专利(专利号US6433187)抗肿瘤药物 VP-16(依托迫甙，Etoposide)和VM．26(替尼泊甙，Teniposide)是人工半合 成的一种鬼臼毒素衍生物，于20世纪70年代开始进入临床使用VP．16对许多 实体瘤及造血系统恶性肿瘤有明显疗效并能诱导细胞凋亡，已成为临床上主要的 化疗药物之一VM．26在化疗方案中替代长春新碱(Vincristine，VCR)，不仅抗 肿瘤作用增强，还可减轻神经毒性反应其脑脊液通透性极佳，逐渐成为防治胸 部肿瘤的首选药物[21-23lH3cO．HOCH3OGHa OGHa鬼臼毒素 VP．16 VM一26图6：鬼臼毒素及其衍生物1．3．3合成的新型小分子微管蛋白抑制剂 虽然紫杉醇等天然微管抑制剂对微管的抑制活性高，但是在临床应用中却有许多不足，如生物利用度低、溶解性差、不良反应大、易产生耐药性等从临床 应用与药物化学的角度出发，合成一些高效、低毒及生物利用度好的微管蛋白抑 制剂就非常重要了。
12Z t只季 硕士学位论文(1)查尔酮类 Edward等‘2q通过对抗肿瘤药微管蛋白抑制剂秋水仙碱构效关系的研究发现，秋水仙碱分子中A环上甲氧基和C环上羰基是活性必需基团，并与微管蛋 白上的巯基作用据此，设计合成了一系列含有三甲氧基、羰基并能与巯基作用 的查尔酮类化合物，此类化合物具有较强的微管蛋白聚合抑制作用，抗肿瘤活性 强采用实验动物肿瘤模型评价查尔酮类化合物，筛选出极具潜力的化合物 MDL一27048MDL．27048为小分子化合物，其作用机制与秋水仙碱相同，抑制 微管蛋白聚合，对已聚合的微管蛋白不起作用，而且并不降低微管蛋白鸟苷三磷 酸(GTP)酶的活性体外实验表明，对耐多柔比星和长春花碱的小鼠白血病细 胞系，以及耐长春花碱的中国大鼠卵巢癌细胞，MDL．27048均具有良好的抑制活性在牛脑组织微管蛋白检测中，1州MDL．27048的IC50值相当于6脚秋水仙碱和0．6州长春花碱另外，MDL．27048对B16黑素瘤和MX21扩散乳腺癌均具有体内活性【捌R分豇心C=C-QR3 邺查尔酮类 MDL-27048 N(CH3)2图7(2)吡嗪类吡嗪类是作为合成某些抗叶酸剂的中间体制备的，它们作用于秋水仙碱靶 点，抑制微管蛋白聚合，使细胞分裂周期停留在中期而抑制肿瘤细胞繁殖。
CI．980 为筛选出的抗肿瘤化合物，CI．980不仅易于制备，化学性质稳定，水溶性好，而 且与长春新碱合用对L1210和P388白血病细胞可起到协同杀灭作用[26工71八科 N HCI．980图813二薹只霉 硕士学位论文(3)苯甲酰脲类 Jiang等‘281于1998年发现间位卤代酰胺基苯甲酰脲类化合物具有抗肿瘤活性，此类小分子化合物特异地作用于微管蛋白，抑制微管蛋白的聚合，阻滞肿瘤细胞于M期，并通过Bcl．2蛋白磷酸化诱导M期肿瘤细胞凋亡，具有很强的抗 肿瘤活性：在体外对所测定的14株不同类型的人肿瘤细胞系均具有较强的抗增 殖活性此类化合物中，3．(2’．溴丙酰氨基)苯甲酰脲(JIMB01)活性高，极具有 潜力体外实验表明，JIMB01对白血病和淋巴瘤细胞系的Ic50值为o25～0．51 pM，而对所测定的实体瘤细胞系的Ic50值为0．33—9．26 pM【291Okada等‘301于1991年发现，苯基苯甲酰脲类化合物具有较强的抗肿瘤活性， 此类化合物能抑制动物细胞微管蛋白聚合，阻滞细胞分裂于中期HO-221是抗 肿瘤活性良好的先导化合物，其对多种肿瘤模型尤其对实体瘤模型效果显著，而 且与现有任何抗肿瘤物质均无交叉耐药性，因此是一个临床应用前景很好的先导化合物【311。
邺卧№洲ND Q测啪NH ≤二)--Bro弋 ‘N—=，60NHcoNH2 N02JIMBOI HO-221图9(4)磺胺类二十世纪三十年代，磺胺类药物的发现，开创了化学法治疗疾病的新纪元， 使死亡率很高的细菌性传染疾病得到有效控制含有磺酰胺基的化合物，因具有 丰富多彩的生物学功能，在医药学领域发挥着独特的作用[32,3311932年，德国 化学家约瑟夫·克拉拉(Josef Klal'ct)和弗里茨·米奇(Fritz Mietzsch)首次合 成了含有磺胺基团的百浪多息(Prontosil)，在临床上用于抗细菌感染[341此后， 各种磺胺类药物在全世界范围内不断被合成并大量应用研究发现，磺酰胺基是许多蛋白水解酶、基质金属蛋白酶、肿瘤坏死因子转 换酶(TACE)、HIV逆转录酶、弹性酶等多类酶抑制剂的重要组成部分，被广泛 应用于抗菌消炎、抗血栓、抗溃疡、抗过敏、抗艾滋病和降血糖、降血压、抗肿 瘤等D5·391磺酰胺基也被成功地运用于微管蛋白抑制剂的设计，磺酰胺类药物ABT．75114Z f z霉 硕士学位论文(也有文献称为ET010)通过与微管蛋白的秋水仙碱结合位点结合而抑制微管蛋 白的聚合，现已进入临床试验阶段。
体外增殖活性实验结果表明：对于KB(IC50=0．29卅)、Colon38(IC50=0．38州)、P388(ICs0=0．32州)细胞株具有较强的细胞生长抑制活性，可使细胞有丝分裂停止在M期从而表现出良好的体内抗肿瘤活性脚删悯U．SHN-N即H@Mohan等人邮1用吲哚环代替化合物ABT-751中的取代吡啶环，合成了一系 列吲哚．磺胺类化合物，活性研究表明此类化合物大多具有良好的抑制微管蛋白 聚合的活性其中具有代表性的化合物有：ER．68378、ER．68384和ER．68394等， 对HeLa细胞株具有较好的细胞生长抑制活性，IC50值分别为：10、6、13州ER一68378 ER一68384 ER一68394图11：ABT-751衍生物另外，Lebegue等m1以ABT-75 1为先导化合物，借助计算机结构优化设计并 合成了苯并吡啶二氮卓类化合物1和2两个系列(如图12)体外增殖活性实验 (小鼠L1210细胞系)结果显示：1系列的活性较差，Ic50>10州；而2系列 的活性大多数较好，其ICso值在0．3-1．5州范围之内15二f只； 硕士学位论文≯dO 9 、一 —Rigidific—ation@u2,．3--攀I印、1r't励≯入V洲H丫=<、=、H心gNI始 瑟旷02S—NRl ∞州(CH2)n2 轴枷审凡n 2卜3：Rt 2 methyl，4-methoxybenzyl，N，N。
diethylaminocthyi；Rz=HC1，CH3，OCH3；R3=OH，OCH3，3,4，5·(OCH3)3．benzyloxy,etc．图12：苯并吡啶二氮卓类化合物Chang等[471合成了一系列7．芳酰氨基二氢吲哚一1．磺胺类化合物，并对其进 行了活性研究，发现其作为微管蛋白抑制剂具有良好的活性，下列化合物的IC50分别为1．1和1．2州，对多种人癌细胞系包括多药耐药细胞系(KB—vin 10)均表现出优秀的抗增殖活性，其IC50值在8．6-11．1 nM范围之内RR=H；R’=I∞Ilicotinoyul OcH3R=H：R’=2．furoyl图13：7-aroylaminoindoline-1-sulfonamides(4)多酚醚类 多酚是自然界来源最丰富的天然产物之一，已发现的天然多酚类物质约有上千种之多，如黄酮类、儿茶酚、白藜芦醇、花青素等，在抗氧化、抗肿瘤、降血 脂、降血糖、抗病毒、预防和治疗骨质疏松、老年痴呆等多方面的功能与作用备 受关注[481秋水仙碱、鬼臼毒素等(图4、6)是含有多酚甲醚结构的天然抗肿瘤药物， 它们作用于微管蛋白的同一靶点(秋水仙碱结合位点)，其分子中的多酚甲醚结 构为抑制微管蛋白聚合的主要药效团之一。
Combretastatin A-4(CA-4)也是一16止f^客 硕士学位论文种高效低毒的抗有丝分裂的天然药物，最初从风车子属南非柳树Combretum caffrum中分离得到，与秋水仙碱的结构比较类似，对微管聚合和细胞有丝分裂 具有很高的抑制活性它的磷酸盐CA．4-P作为前药现已进行II期临床研究[49捌】H3COH3COoIlO-p-OOCH3 OCH3 ONaCombrestastin A-4 Combrcstastin A．4磷酸盐图14：Combrestastin A-4及其磷酸盐近年来，由于CA-4结构简单以及在抗肿瘤方面尤其是抗耐药肿瘤方面的特 有活性使其受到了极大的关注因此，人们以它作为母环结构进行修饰，产生了 很多具有优秀抗肿瘤活性的CA-4衍生物瞪二56i那可丁(Noscapine)是一种来自于罂粟属鸦片的邻苯二甲酸异喹啉生物碱， 临床上一直被用作镇咳药，还可用于治疗卒中和水肿因有一个疏水的内酯环及 其他一些与秋水仙碱相似的结构，在随机筛选过程中被发现具有抗肿瘤活性【5^别实验研究发现，那可丁具有体内外抗肿瘤活性体外增殖实验结果表明， 不同肿瘤细胞株对那可丁的敏感性不同，表现为Ic50值由10一50}IM不等。
对那 可丁进行修饰，发现了几种比那可丁抗肿瘤活性更胜一筹的衍生物160-621图15：Noscapinc17厶f Z鬈 硕士学位论文第二章目标化合物的设计2．1设计思想基于片断的药物设计(Fragment based drug design)是近年来发展、成熟起 来的寻找先导化合物或类药(drug．1ike)的有效方法1631在确立与受体、酶、蛋 白质等生物分子(靶分子)作用的配体小分子或片断后，再采用下列策略设计合 成小分子库，筛选先导化合物或类药： (1)对分子片断进行结构优化；(2)将 作用于同一靶点的不同片断，通过取代基的变化、结构的扩展、链的伸缩、环的 改变、构象限制以及生物电子等排体替换等方法，进行整合； (3)将不同片断 原位装配(in situ fragment assembly)基于片断的药物设计法得到的化合物， 靶向明确，与生物靶分子的结合点多(将不同配体片断整合于同一分子中)，结 合更牢固，活性更高；也可以通过有针对性的结构修饰，改变片断分子的物理化 学及体内吸收代谢性质，因而目标性更强，命中率更高[641本研究利用上述药物设计理念设计新型的微管蛋白抑制剂首先我们研究了 现有作用于秋水仙碱位点的微管蛋白抑制剂，发现它们结构类型众多且杂乱，因 此寻找它们对于活性必需的共同结构特征对于设计高效微管蛋白抑制剂具有重 要的意义。
Nguyenl651于2005年首次建立了3D药效团模型，为设计新的微管蛋白抑制剂提供重要参考按照已报道的不同结构类型的抑制剂的结合构象，发现 抑制剂都通过相应基团与秋水仙碱结合腔的两个疏水口袋发生作用因而可将抑 制剂的结构看成由处于这两个疏水口袋中的基团(蓝色部分)，以及二者间的桥 链部分(红色部分)组成(图16)[45，66]18ol^； 项±学位论文H C0H C 0 ，)， 强吼㈣ f3、f、／、∽p p H ∞ 一11k7二／、0oc“3＼∥oH 萨p 笙j户bOC叱 o PF'3CQ＼．，＼火，，-jc， 02 HHnc≯、∽H 哪98≥汊图16：已报道的部分被水仙碱结合位点的微管蛋向抑制荆本研究基于卜述分析结果，以微管蛋白抑制剂ABT-751分子中的苯磺酰胺 结构片段和作用于微管蛋白同·靶点的天然广物鬼臼毒素等分子中的多酚醚结 构片段为基础，采用基于片段的药物设计新理念，设计结构新颖的苯并磺内酰胺 类小分子微管蛋白抑制剂(图17)鲫孔l，了]@ ：j等翼篡j汐、渺 匙～ ㈣，"ccH，+ “’’三HumJOCH]Vs岛m 矗，√OCH^“、∥ + 、pⅫH I 7：新犁苯并磺内酰胺炎小分f微管蛋白抑制荆的设计oit^； 项士学位谁文在我们设计的新掣苯并磺内酰胺结构中，既保留了模板化台物中可以与微管 蛋白结合的两个}爵性芳环中心，又可通过芳环(A、C环)上取代摹(极性、电 性、体积)的变化，调节与微管蛋白结合的微细三维结构。
J玎计算机辅助药物设 汁软什SYBYL7 0和Autodock3 0对所设计的化合物与微管蛋白秋水仙碱结合位 点进行r分子对接，发现所设计的化合物(图18：绿色表示r3S)一苯并磺内酰胺 分子，紫色表示鬼EJ毒素分子)，1j其具有良好的匹配性其中，苯并磺内酰胺 的A环和B环部分与鬼臼毒素分子中的四环结构相对应，占据微管蛋白秋水仙 碱结合位点的’个疏水门袋(由Met 259，Ala 316，Lys 352残基组成)，3位的芳 环取代基(c环)与鬼门毒索分子中的三甲氧基苯环重叠，占据另一个疏水口袋 (由Leu 242Ala 250，Leu 255，Ala 316，Val 318和lie 378残基组成){671图I 8：鬼臼毒幕及苯井磺内酰胺与微管蛋白秋水仙碱结合位点的结合根据上述结合特点和微管蛋白秋水仙碱结合位点的三维空间结构，考虑电 性(a)、疏水性(A)、氧键结合等田素，设计结构多样性的苯并磺内酰胺衍 牛物系列：将A环设汁为苯环及胡椒环．使之与鬼臼毒索四环结构所对应的疏 水区域结合；B环通过构象|；}{制设计为磺内酰胺环，可将氨基连接上不同的取 代基，探讨其对活性的影响i c环可与微管蚩白秋水仙碱结合位点爿一个疏水 区域结合．C环上取代基除三甲氧基外．还可连接卤素、甲基等供电子的基幽， 确立该卒腔对取代基的电性、极性及官能团等的要求。
Z f z t 硕士学位论文2．2设计化合物简表根据上述结构变化组合，设计具有结构多样性的苯并磺内酰胺衍生物系列(图16)．＼．图19：苯并磺内酰胺衍生物系列的构成本文设计的23个苯并磺内酰胺衍生物(表1)N0． Structure N0． Structure∞H02 ／O、～s、02U匕～洲舭 81南I 审C1 CI∞H0．2 《∞H02I触 配审审H3c，N、cH3 OCH321o f鼻互 项士学位硷文A3 ∞H 《卿H◎ 船H3丫、令OCH3∞H 《卿HM 酣囟 札心∞H 《∞H髑 酷白 白∞H 《脚H舶 86轧‰ 白A7‰： B7 《卿Hac∞H 瑚譬H毗躺H3CCr令"OCH3丫 3CO"弋7Z t只； 硕士学位论文A9 H瑟鸭，久 B9哩黧HJ斗叭∞c峨H 《珥cH筘A加O／电OCH3CO叩'OCH3 砒H3cⅣ叭∞删z 《卿c 3觚l mlHC审"OC鸭H f．1l H3 Y、O"△OCH3鼢㈨oc心砒H3cⅣ∞H3表l本研究设计的化合物二量只霉 硕士学位论文第三章五元环3位单取代苯并磺内酰胺衍生物的额合成方法 3．1苯并磺内酰胺衍生物的合成方法尽管磺内酰胺衍生物在药学等研究领域有着广阔的应用前景，有关苯并磺内 酰胺类化合物的合成方法也多有报道，但含有重要官能团的苯并磺内酰胺衍生物 的通用合成方法并不多。
Snieckus等【68】以对甲基苯磺酰胺衍生物为原料，在分子内引入末端双烯后， 用Grubbs第二代钌催化剂进行烯烃复分解换位反应，开发了合成7元环以上的 苯并磺内酰胺衍生物的新方法MeDs02洲即土Me R1b1飞三Me图20Regents and conditions：a：(1)n—BuLi，THE 0℃；(2)MgBr2．OEh，—78℃；(3) B“CH2),CH=CH2，_78℃；b：(1)Nail，DMF,0℃；(2)BrCH2CH--CH2，0℃；c：10％mol cat*，CH2Ch．该法合成的苯并磺内酰胺结构中含有双键或共轭双键，可以进一步通过 Diels．Alder等反应进行结构转换但该法不能用于五元和六元环苯并磺内酰胺衍 生物的合成HR R图21Regents and conditions：a：RLi．THF；b：chiral catalyst厶f只鬈 硕士学位论文Aim等№91于1997年报道了五元环苯并磺内酰胺衍生物的合成方法(图21)， 他们以廉价的糖精(saccharin)为原料，经与有机金属试剂反应，生成磺内酰亚 胺磺内酰亚胺经手性还原，可得到手性3位单取代五元环苯并磺内酰胺；磺内 酰亚胺也可进一步与有机金属试剂反应得到3位双取代衍生物。
但该方法有两个缺点：一是糖精与大多数有机金属试剂，特别是体积较大的 格氏试剂等，反应活性差、收率低：二是可利用的金属锂或格氏试剂的种类有限， 带有官能团(如氨基，酚羟基等)的有机金属试剂等不能或难以制备因此，用 该方法合成的苯并磺内酰胺衍生物的数量有限Dauban等删以对甲基苯磺酰胺衍生物为原料，在分子内引入乙烯基后，与 二醋酸碘苯在KOH的MeOH溶液中反应，生成碘苯中间体，再在PTAB催化剂 的作用下发生氮杂环丙烷化反应，最后与相应的格式试剂反应得到3位单取代五 元环苯并磺内酰胺衍生物(图22)S02洲2上∞肛沪h上哒图22Regents and conditions：a：Phi(OAch，KOH，MeOH；b：CuOTf,PTAB； c：CH2=CHCH2MgBr,Et20．THE该合成方法虽然可以得到目标化合物，但是由于3位取代基与母环总是有亚 甲基相连，而且所用试剂多数比较昂贵，因而也不能满足合成结构多样化的五元 环3位单取代苯并磺内酰胺衍生物的要求9802洲鼬‘二图23Regents and conditions：a：(1)rBuLi，TI-瑶,0℃；(2)R1COR2，THE 0℃；b：TMSCI／Nal／MeCN．reflux厶1只霉 硕士学位论文1MSCl，NaI／MeCN试剂诱导的环合反应是刘兆鹏教授开发的、合成苯并磺内 酰胺衍生物的新方法，被用于合成3位双取代或具有螺环结构的五元环、六元环 苯并磺内酰胺衍生物(图23)[71-731。
但对于这一新反应的反应机理、适用范围， 如能否适用于3位单取代苯并磺内酰胺衍生物以及相应的多官能团化衍生物的 合成等方面，还没有进行更深层次的探讨3．2新合成方法的研究本研究拟采用下列方法合成五元环3位单取代苯并磺内酰胺类化合物：(1) 利用磺酰胺基的邻位金属化作用，通过与芳香醛缩合，合成仲醇：(2)利用 TMSCI／NaI／MeCN试剂诱导的环合反应，合成目标化合物(图24)RR，9s叫∈土R1图24Regents and conditions：a：(1)BuLi，THF,1 0℃；(2)RCHO，THFp 0℃；b：Nal／TMSCI／MeCN，MeCN，reflux．为了验证上述合成路线的可行性，我们首先以N．叔丁基苯磺酰胺及对氯苯 甲醛为底物进行了研究利用磺酰胺基良好的邻位定向金属化作用，加入2．5个 当量的BuLi在0℃下搅拌30分钟后，再与对氯苯甲醛进行偶合，成功地合成了 N．叔丁基一2_【(4．氯苯基)(羟基)甲基】苯磺酰胺，收率90．6％将得到的N一叔丁基．2．【(4．氯苯基)(。