核苷类似物是一类重要的抗病毒和抗肿瘤药物，主要通过对天然核苷的核糖或者碱基部分进行修饰得到。利巴韦林(Ribavirin)作为最具代表性的核苷类似物，是第一个人工合成的以非天然的三氮唑为碱基的药物小分子，其广谱的抗病毒活性使其至今仍活跃在临床一线，目前仍是临床治疗丙型肝炎病毒(HCV)的重要药物小分子。本实验室长期致力于发展新型的三氮唑核苷类似物，旨在寻找有抗病毒和抗肿瘤活性的药物小分子。三氮唑是非天然的碱基，不易被体内的各种酶识别，在体内的稳定性很好。而在三氮唑碱基中引入芳香基团，增大了碱基芳香体系，从而可以增强其与生物靶标的相互作用。同时，芳香基团的修饰可能会增强三氮唑核苷与核酸或其他生物靶标之间的结合能力。这就是我们实验室多年来一直不断发展三氮唑核苷化学的初衷。我们通过运用各种现代有机合成手段对三氮唑碱基进行修饰，合成了一系列结构新颖的芳基三氮唑核苷类似物，确实发现了不少有抗病毒和抗肿瘤活性的三氮唑小分子，并且获得了两个国际专利。在本论文中，我们的工作重点是寻找高效的合成手段得到芳胺基三氮唑核苷类似物(图1)。这是因为在前期的工作中，我们发现一些芳胺基三氮唑核苷类似物(2-1，4-1)显示出了很好的生物活性，并且具有新的作用机理。然而，实验室前期工作用Chan-Lam反应来合成目标分子，此方法存在产率低、反应时间长、底物适应性差等缺点。因此在本论文中，我们对新的合成方法进行摸索和探讨，得到了几个切实有效地方法来制备目标产物。图1三氮唑核苷目标产物首先我们在实验室前期工作的基础上做了改进，即用微波促进的Chan-Lam反应来合成目标产物2-1(图2)。经过一系列条件优化后发现，新的合成策略虽然较前期工作大大缩短了反应时间，但是仍没有克服产率低、底物适应性差等缺点。图2微波促进的Chan-Lam反应接下来，我们把目光转向了Pd催化的Buchwald-Hartwig胺化反应上。我们发现两个三氮唑开环核苷异构体1和2，分别需要不同的配体，Synphos和Xantphos，来促进反应顺利进行(图3)。从底物扩展情况看，对于大多数芳基胺底物，都能得到满意的结果，相比Chan-Lam反应，这种配体调节的反应不仅提高了产率，缩短了反应时间，也大大拓展了芳基胺底物类型。但不同的三氮唑底物1和2需要不同的配体来促进反应，同时该催化体系不适用于目标分子3-1和4-1的合成。简言之，从三氮唑核苷角度讲，底物的范围还是有局限性。图3Pd催化选择性合成N-芳基胺基三氮唑开环核苷因此，我们进一步发展出了Pd/Synphos/Xantphos的混合配体体系，成功合成了各种芳胺基三氮唑核苷类似物和芳胺基嘌呤核苷类似物(图4)。这个新的混合配体体系非常高效，有着十分广泛的底物适应性，不但芳基胺底物没有限制，各种核苷类底物也都能顺利反应。更加值得一提的是，此混合配体体系还能活化碳-氯键，有效地促进氯代嘌呤核苷类似物的芳胺基化反应。结合核磁共振磷谱的研究结果，我们提出了混合配体体系中Pd催化的碳-氮成键反应机理，是基于两个独立的催化循环体系，而这两个催化循环体系是通过Pd络合物之间的平衡联系在一起的(图5)。目前，我们实验室正在利用混合配体体系，开发合成新的三氮唑核苷类似物。图4混合配体体系中的碳-氮成键反应图5推测的混合配体的机理最后，我们对所有新合成的化合物都进行了抗HCV和抗肿瘤的生物活性测试。令人高兴的是，其中一部分化合物展现出良好的抑制抗药性胰腺癌细胞增殖的活性。这些成果进一步证明了我们最初的设计思路是合理的，为合成目标产物所做的各种化学合成上的努力是值得肯定的。目前，我们正在对这些活性化合物进行构效分析及其作用机理进行探索。