基于萘酰亚胺类抗癌药物先导的前期研究基础，本论文进行了以下几方面的研究工作。第一，设计并合成三类含氧萘酰亚胺类DNA嵌入型抗肿瘤药物先导，并与其含硫类似物进行了系统的比较，深入研究了含氧及含硫类化合物生物活性的差异。第二，选择萘内酰胺芳香平面作为母体，设计并合成了一类新型的抗肿瘤试剂。第三，由于恶性肿瘤内存在的乏氧细胞不仅使肿瘤对放、化疗的耐药性增强，而且使肿瘤更具侵袭性，容易发生病灶转移。而大多数的抗肿瘤药物一般都是通过作用于DNA的合成、复制等过程来杀死那些动力学常数繁殖的肿瘤细胞。这些抗肿瘤药物对正常的肠腺细胞和骨髓细胞以及增殖慢的实体瘤细胞都没有选择性。因此，为了发现能够选择性杀伤乏氧细胞而对正常细胞毒害小或没有毒副作用的抗肿瘤试剂，本文以N-O基团在厌氧环境具有选择性结合乏氧细胞的能力为基础，选择萘酰亚胺这一芳环平面为母体，设计合成了一系列的新型生物还原型乏氧选择性抗肿瘤试剂;同时由于萘酰亚胺类化合物具有良好的荧光性质，而N-O基团经还原以后，导致化合物的荧光发生很大改变，因此，本文对此类化合物的乏氧/有氧荧光信号指示能力进行了研究。 一、设计并合成了三个系列的氧杂环官能团的萘酰胺类化合物，并比较了它们与其含硫类似物生物活性上的差别。 (1)通过荧光淬灭技术，测试了该类化合物(以A2，B1，C1为例)对小牛胸腺DNA的嵌入常数。将含氧类化合物与其含硫类似物(以B1和B1’为例)对ctDNA的结合性以及序列选择性进行了比较，研究结果表明化合物B1比B1’有较弱的ctDNA结合性；两者对GC序列的选择性优于对AT的选择性。与含氧类化合物相比，含硫类化合物对GC碱基对具有更好的选择性。 (2)通过分子对接方法比较了作为配体的含氧及含硫类似物化合物与大分子受体之间的作用。相比之下，除了两类化合物与DNA之间主要通过静电作用和π-π类范德华作用以外，含硫化合物与DNA结合比含氧类化合物与DNA之间的作用增加了S…O，S…π的作用。 (3)不同系列化合物的抗肿瘤活性相比，除了B1和B2，其他含氧化合物都比其相对应的含硫类似物活性低；含氧及其含硫类似物都表现出对A549比对P388具有更好的选择性活性。含硫类化合物对A549和P388之间的选择性强于含氧类化合物的选择性；含有N，N-二甲基乙二胺侧链的化合物比同系列其他胺链的化合物都具有较好的抗肿瘤活性。 (4)比较萘系含氧杂环类DNA嵌入剂与其含硫类似物对超螺旋PBR322DNA质粒的水解反应：在53℃、没有金属离子存在的条件下，含氧化合物比含硫化合物具有更好的水解性能；在金属锰离子存在，含硫杂环萘酰亚胺类化合物A1，A3，B1，C1比相对应的含氧类似物A1，A3，B1，C1对DNA的损伤效果好。 二、设计并合成了新型柔性胺链的萘内酰胺类抗肿瘤试剂，测试了化合物的光谱性能、与DNA结合性能、抗肿瘤活性以及对pBR322DNA水解性能。所有化合物中，D3对A549细胞具有较好选择性及抗肿瘤活性，同时还具有特异的DNA结合性，其原因可能是由于它的多聚胺侧链所引起的生物活性的不同，为新型抗肿瘤试剂的设计提供了一种具有潜力的修饰方法。 三、设计合成了N-氧化萘酰亚胺类新型生物还原型乏氧选择性抗肿瘤试剂，并对此类化合物的光谱性能、生物活性进行了研究。正常条件下此类化合物对A549和P388肿瘤细胞的活性都比相应胺类化合物降低了很多，具有作为前药的特性。测试了此类化合物在有氧/乏氧条件下对A375和V79细胞的选择性活性，化合物对厌氧环境下的A375具有更好的选择性抗肿瘤活性，说明这类化合物可以作为一种具有潜力的厌氧选择性前药。 探索了将N-O基团引入带有胺侧链的芳香平面化合物作为新型特异性荧光探针的可能性。氮氧类萘酰胺类化合物在体外对乏氧/有氧V79细胞都有一定的识别能力。其中化合物E1具有最好的有氧/乏氧比，这是由于其相应胺链上含有硝基，经过生物氧化还原成氨基以后，极大增强了化合物的荧光性能。虽然其他化合物的有氧/乏氧比不是很大，但也可以作为一类具有潜力的生物氧化还原型荧光探针。 四、采用最为广泛的药物设计方法-一定量构效关系，研究了我们小组所报道的一类具有潜力的嵌入型抗肿瘤萘酰亚胺类化合物与其活性之间关系，给出了三类杂环萘酰亚胺类化合物的构效关系方程，研究了影响这类化合物抗肿瘤活性的各种物理性质，为进一步的分子设计、药物合成开辟新途径。