恶性肿瘤严重威胁人类健康,除了发展完善肿瘤的早期预防诊断技术之外,开发新型高效的抗肿瘤药物是治疗肿瘤的最基本手段。嘌呤在人体新陈代谢中有着不可或缺的作用,噻唑并嘧啶类化合物是一类重要的杂环化合物,属于嘌呤的类似物。因此,对噻唑并嘧啶化合物的研究在人类健康发展进程中具有重要意义。随着近几十年的研究深入,噻唑并嘧啶显著的生物活性被人们发掘。研究发现,噻唑并嘧啶的母核结构不但具有广泛的抗病毒、抗真菌、抗肿瘤等生物活性,还有抗炎、神经保护、抗血管生成以及CDC25B磷酸酶抑制作用。正是由于它的多种生物活性,人们对它的关注从未停止。在此,我们选用噻唑并[5,4-d]嘧啶为骨架加以合适的取代基用作抗肿瘤化合物的模板,设计并合成了一系列新型噻唑并[5,4-d]嘧啶类衍生物共计47个,评估了其抗肿瘤活性并做了相关机制研究。构效分析结果显示,在胺类取代系列中,R₃位置进行芳香胺修饰时,对位引入吸电子基团或者长链结构对活性结果有一定的改善;在R₃位置利用哌嗪类基团进行取代,哌嗪的4位引入长链和大位阻基团可增加化合物对MGC-803细胞的活性;将哌嗪的4位变为氧原子其活性结果优于氮原子和硫原子。在R₂的构效研究发现,在芳环上引入吸电子基团可以有效增加化合物的活性。R₁位点上苯环取代与丙基取代相比,苯环取代稍好。在巯基取代系列中,R₃位置上的噻唑杂环取代,4位无取代优于4位给电子基取代;3位碳氮原子的改变,会影响化合物对MGC-803细胞和MCF-7细胞的活性。在R₂的构效研究中,苯环优于其他取代苯环和大位阻基团萘基。R₁位点苯环略好,但差异不大。最终鉴定出7z和8u两个化合物活性最好,分别对MGC-803细胞IC₅₀值为1.03μM和HGC-27细胞IC₅₀值为1.22μM。之后我们考察了其在肿瘤细胞和正常细胞之间的选择性,结果证明化合物7z和8u具有良好的选择性,选择性指数SI为38和24。初步的机制选择以抗肿瘤活性最好的化合物7z进行研究,发现化合物7z不但可以高效的抑制肿瘤细胞的生长,同时可以有效抑制其转移能力。为了进一步研究所合成的化合物对细胞产生抗增殖活性的原因,我们利用Hoechst 33258染色法和Annexin-V-FITC/Propidium Iodide双重染色方法对化合物的作用进行分析,发现化合物7z会使癌细胞形态学发生改变,诱导其发生凋亡,并呈现出浓度依赖性。最后,我们对其引起细胞凋亡的机制做了研究,Western blotting的实验结果显示经化合物处理后,细胞中的抗凋亡蛋白Bcl-2被下调,凋亡蛋白Bax被上调,同时Caspase-3和Caspase-9的表达量也显著增加,这表明化合物7z和8u有可能是通过线粒体通路诱导Bcl-2家族和Casepase家族之间的级联反应引起细胞凋亡的。