微管是真核细胞中重要的结构组分,与其他蛋白共同组装成纺锤体、中心粒、鞭毛等多种结构。基于上述结构,微管具有多种生物学功能,如以纺锤体形式参与细胞有丝分裂过程就是其一个重要的生物学功能。肿瘤细胞快速分裂离不开纺锤体作用,若抑制纺锤体的形成,必将导致有丝分裂发生阻滞,使肿瘤组织生长受到抑制。此外,微管对维持细胞骨架具有重要的作用,肿瘤血管内皮细胞发育不够成熟,更多的依赖微管组成的细胞骨架网络来维持其形态,破坏了微管组成的细胞骨架必将导致血管内皮细胞的裂解,最终引发肿瘤组织发生出血性坏死。因此,微管成为抗肿瘤药物研发中一个备受青睐的药物作用靶点。在微管蛋白被却确认为具有潜力的药物靶点后十几年当中,大量关于微管蛋白抑制剂的研究被报道,其中不乏天然产物和化学合成的。天然产物的类似物通过与先导化合物比较来评价其抗肿瘤活性。化学合成的微管蛋白抑制剂主要是仿造一些活性较强的天然产物来进行改造,由于有机合成的快速发展,大量结构新颖且具有良好生物活性的微管蛋白抑制剂被报道。杂环类化合物在微管蛋白抑制剂当中占据数量众多,研究非常活跃,如吲哚和嘧啶。因其具有丰富的电子以及可修饰的部位,可设计成丰富多样的化合物。基于上述研究背景,本论文具体研究内容可概括如下:1、全面系统地总结了近年来文献报道的微管蛋白抑制剂的结构、抗肿瘤活性、作用机制等方面的研究进展。通过文献调研,我们发现以吲哚为骨架的新型微管蛋白抑制剂研究居多,嘧啶类的微管蛋白抑制剂报道则较少,研究嘧啶连吲哚类的更是少之又少。2011年文献报道的新型微管蛋白抑制剂A引起了我们的关注,A的结构类型属于嘧啶连吲哚类的微管蛋白抑制剂。我们选取了A中的嘧啶片段,再结合另一种新型的微管蛋白抑制剂D-64131,采用活性亚结构拼接原理,将两种具有广泛生物活性的结构进行拼接,以氨基相连,得到了31个嘧啶连吲哚类化合物Ⅰ与Ⅱ。所有化合物均采用核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13CNMR)、EI低分辨质谱(MS)、元素分析仪(EA)进行了结构表征,其具体结构类型归纳如下:Ⅰa-Ⅰs:2-(4-甲基哌嗪)-N4-取代吲哚-5-硝基-4-嘧啶胺(19个)Ⅱa-Ⅱ1:2-吗啉-N4-取代吲哚-5-硝基-4-嘧啶胺(12个)2、此外,我们在前期研究中发现了一个具有显著生物活性的化合物B,为了探究该化合物的构效关系,对苯环上的取代基以及苯环自身结构进行结构改造,共合成了 10个异吲哚1,3-二酮类衍生物Ⅲ,具体结构类型如下:Ⅲa-Ⅲj:3-(3,4,5-三甲氧基苯基)-4-邻苯二甲酰亚胺-5-取代巯基-1,2,4-三唑(10个)3、生物活性测试方面,采用MTT法对部分化合物的生物活性进行测试,选取人结肠癌细胞株(HT-29)、人乳腺癌细胞株(MCF-7)、人肺癌细胞株(A549)、人乳腺癌细胞株(MDA-MB-231)进行体外抗肿瘤实验,结果发现了几个具有优良抗肿瘤活性的化合物。与阳性对照药CA-4相比,大部分目标化合物对MDA-MB-231具有抑制作用,其中,化合物Ⅰ i和Ⅰ s对MDA-MB-231的IC50值小于10 μM。活性表现最为突出的化合物I s,对HT-29、A549、MCF-7、MDA-MB-231的IC50值分别为5.56、14.36、13.93、5.01 μM,具有潜在的开发价值。、此外,我们将部分目标化合物进行了酶活性测试,所测化合物均在一定程度上对微管蛋白产生了抑制。其中,化合物Ib、Ie、Is对微管蛋白具有较好的抑制活性,对微管蛋白的IC50值分别为19.1、15.2、11.2 μM。与长春瑞滨对微管蛋白的抑制活性相比(IC50 = 2.0 μM),基本处于同一水平,我们准备在接下来的实验中对现有化合物进行结构修饰,以期得到活性更好的微管蛋白抑制剂。4、分子对接,将生物活性表现最好的化合物Is与微管蛋白进行分子对接,进一步确认该类化合物与秋水仙碱位点的结合方式。