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恶性肿瘤具有较高的发病率和死亡率。现有药物存在耐药性、毒副作用大等缺点,研究与开发新的、高活性、低毒性的抗肿瘤药物十分必要。天然产物以其独特的分子结构和药理作用在药物治疗中已有数千年的应用历史,具有结构新颖、药理活性独特、毒副作用小、不易产生耐药性、多靶点作用等特点,也成为寻找新型抗肿瘤药物的重要宝库。奥克梯隆型化合物Pyxinol及其差向异构体（24S）-Pyxinol,不仅存在于多种植物中,也是人参皂苷类成分在机体内的活性代谢产物,具有抗肿瘤、抗菌、抗炎以及保护心肌等多种药理作用。近年来,以其为先导化合物的结构修饰取得了较大进展。这也证明了C3-OH是最适合进行结构修饰的位点。脲结构片段在药物研究与开发中一直扮演着关键的角色,是一些上市药物的关键结构,也是一些候选药物中的药效基团,在天然产物结构修饰中也发挥了重要作用,可以显著提高先导化合物的抗癌、抗菌、抗惊厥、抗HIV、抗糖尿病等药理作用。为进一步提高Pyxinol和（24S）-Pyxinol的抗肿瘤活性,根据“生物电子等排体”的药物设计策略,本论文采用脲基基团取代碳3位的羟基基团,首次合成了Pyxinol和（24S）-Pyxinol的脲基衍生物;评价了各衍生物对人肝癌细胞（HepG2细胞）、人肺癌细胞（A549细胞）和人宫颈癌细胞（Hela细胞）的抑制作用,筛选出了活性最佳的衍生物;开展了活性衍生物干预肝癌细胞的代谢组学研究。论文所取得的主要研究成果如下:一、Pyxinol和其差向异构体（24S）-Pyxinol脲基衍生物的化学合成以Pyxinol和（24S）-Pyxinol为先导化合物,以碳3位所连接的羟基作为反应位点,选取异氰酸烷基酯、异氰酸卤素芳基酯及异氰酸芳基酯引入脲基片段,合成了系列脲基衍生物。1.中间体的合成和结构鉴定根据文献报道,结合预实验,设计了合成目标产物脲类衍生物的步骤,包括氧化、肟化、胺化以及脲基化等反应历程,涉及3种中间体:（1）在氯铬酸吡啶（PCC）的作用下,将Pyxinol和（24S）-Pyxinol的C3-OH氧化成酮羰基,得氧化中间体。（2）氧化中间体与盐酸羟胺进行肟化反应,得肟化中间体。（3）利用还原反应,将肟基还原为氨基,得胺化中间体。利用硅胶柱色谱、重结晶等手段进行分离和纯化,通过高分辨率质谱（High resolution mass spectrometry,HR-MS）以及核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance,NMR）解析了所合成的6个中间体,分别为:3-酮基-Pyxinol、（24S）-3-酮基-Pyxinol、3-肟基-Pyxinol、（24S）-3-肟基-Pyxinol、3β-氨基-Pyxinol、（24S）-3β-氨基-Pyxinol。2.脲基衍生物的合成和结构鉴定以胺化中间体为起始原料,加入各异氰酸酯,分别进行亲核加成反应,利用硅胶柱色谱、重结晶等手段进行分离和纯化,通过HR-MS以及NMR解析了所合成的36个衍生物（烷基脲类18个、含卤素芳基脲类8个、其他芳基脲类10个）结构,分别为:3β-乙基脲基-Pyxinol（1）、3β-丙基脲基-Pyxinol（2）、3β-丙烯基脲基-Pyxinol（3）、3β-丁基脲基-Pyxinol（4）、3β-戊基脲基-Pyxinol（5）、3β-己基脲基-Pyxinol（6）、3β-异丙基脲基-Pyxinol（7）、3β-环戊基脲基-Pyxinol（8）、3β-环己基脲基-Pyxinol（9）、（24S）-3β-乙基脲基-Pyxinol（10）、（24S）-3β-丙基脲基-Pyxinol（11）、（24S）-3β-丙烯基脲基-Pyxinol（12）、（24S）-3β-丁基脲基-Pyxinol（13）、（24S）-3β-戊基脲基-Pyxinol（14）、（24S）-3β-己基脲基-Pyxinol（15）、（24S）-3β-异丙基脲基-Pyxinol（16）、（24S）-3β-环戊基脲基-Pyxinol（17）、（24S）-3β-环己基脲基-Pyxinol（18）、3β-（2-溴苯基脲基）-Pyxinol（19）、3β-（4-溴苯基脲基）-Pyxinol（20）、3β-间氯苯基脲基-Pyxinol（21）、3β-[3,5-双（三氟甲基）苯基脲基]-Pyxinol（22）、（24S）-3β-（2-溴苯基脲基）-Pyxinol（23）、（24S）-3β-（4-溴苯基脲基）-Pyxinol（24）、（24S）-3β-间氯苯基脲基-Pyxinol（25）、（24S）-3β-[3,5-双（三氟甲基）苯基脲基]-Pyxinol（26）、3β-苄基脲基-Pyxinol（27）、3β-苯乙基脲基-Pyxinol（28）、3β-（1-萘基脲基）-Pyxinol（29）、3β-（4-苯甲酸甲酯基脲基）-Pyxinol（30）、3β-苯磺酰基脲基-Pyxinol（31）、（24S）-3β-苄基脲基-Pyxinol（32）、（24S）-3β-苯乙基脲基-Pyxinol（33）、（24S）-3β-（1-萘基脲基）-Pyxinol（34）、（24S）-3β-（4-苯甲酸甲酯基脲基）-Pyxinol（35）、（24S）-3β-苯磺酰基脲基-Pyxinol（36）。以上36个脲基衍生物均为新化合物。二、各脲基衍生物对A549、HepG2、Hela细胞的影响选用A549细胞、HepG2细胞和Hela细胞,采用CCK-8法,评价了2个先导化合物（Pyxinol和其差向异构体（24S）-Pyxinol）、6个中间体（中间体1～中间体6）以及36个脲基衍生物（化合物1～化合物36）对肿瘤细胞增殖的抑制作用。在HepG2细胞中,化合物1、20、22、26、36的IC50值小于10μM。尤其是化合物1（5.47±0.85μM）和化合物20（5.41±0.98μM）的IC50值最小。此外,中间体3、化合物21、23、24、29、33、35的IC50值小于20μM。在A549细胞中,化合物3、7、20、26、28的IC50值小于30μM。在Hela细胞中,化合物20（5.79±0.67μM）的IC50值小于10μM。此外,化合物14、18、20、24、25、26的IC50值小于20μM。在所有合成的脲基衍生物中,化合物20对HepG2细胞和Hela细胞的IC50均小于10μM,对A549细胞的IC50为20.45±3.63μM,显示出广泛且最强的抗肿瘤细胞增殖的作用,为抗癌活性最强的衍生物。构效关系研究发现,大部分的脲基衍生物显示出优于先导化合物的抗肿瘤活性,说明,在Pyxinol和（24S）-Pyxinol结构中引入脲基基团有助于提高抗肿瘤活性,且芳香脲类衍生物的活性优于烷基脲类衍生物;当芳香脲类衍生物中引入卤素时,化合物抗肿瘤活性更强。三、化合物20干预肝癌细胞的代谢组学研究采用UPLC-Q/TOF-MS细胞代谢组学的策略,对化合物20干预后的细胞样本进行分析,鉴定与抗癌活性密切相关的内源性代谢物及其所参与的代谢途径,从代谢物水平探讨活性衍生物抗癌的作用机制。通过分析空白组和化合物20给药组之间的代谢谱差异,从细胞中鉴定出牛磺酸、L-谷氨酸、尿苷二磷酸-N-乙酰葡萄糖胺、尿苷二磷酸葡萄糖、柠檬酸、谷胱甘肽、半胱氨酸甘氨酸、乙酰乙酸、PE（20:0/15:0）、PC（14:1（9Z）/16:0）、PC（P-16:0/16:0）、PC（16:1（9Z）/16:1（9Z））、PC（18:1（9Z）/14:0）共13个差异性代谢物。通路富集分析显示,谷胱甘肽、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和D-谷氨酰胺等氨基酸代谢途径;丁酸、柠檬酸、牛磺酸、次牛磺酸等有机酸代谢途径;氨基糖和核苷酸糖等碳水化合物代谢途径;以及酮体的合成和降解途径均发生了明显扰动。综上所述,本论文首次合成了36个新的Pyxinol和（24S）-Pyxinol脲基衍生物,并评价了各衍生物对HepG2、A549和Hela细胞的抑制作用,从中筛选出化合物20活性衍生物,在HepG2中抗肿瘤活性最强。其潜在机制为对谷氨酸等代谢物及氨基酸等代谢途径的干预作用。通过本论文的研究,不但可以丰富Pyxinol和其差向异构体的结构修饰,也筛选出一个具有潜在抗肝癌活性的候选药物。