N-杂环取代苯并呋喃衍生物的合成及抗肿瘤活性

为了寻找具有抗肿瘤活性的新型分子,以苯并呋喃为基础,在分子中引入N-杂环片段进行优势结构重组。以水杨醛与2-溴-4′-氟苯乙酮为原料,经取代、缩合反应后,与N-杂环化合物反应,合成10个新型N-杂环取代的苯并呋喃衍生物(2a~2j),其结构经¹H NMR、¹³C NMR和HRMS确证。采用MTT法初步测试了目标化合物体外抗肿瘤(HeLa,A549和H1975)活性,结果表明化合物2a、2f和2j均表现出较好的抑制活性,值得进一步深入研究。     

1-环丙基-6-氟-7-(芳甲叉肼基)-喹诺酮羧酸的合成及抗菌抗肿瘤活性

为发现具有抗菌抗肿瘤活性的氟喹诺酮羧酸先导化合物,用芳腙类作为环丙沙星C-7哌嗪基的等排体,设计合成了15个新的1-环丙基-6-氟-7-(芳甲叉肼基)-喹诺酮羧酸(4a~4o)目标化合物,其结构经元素分析和光谱数据确证。目标化合物体外对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠埃希菌(E.coli)的抗菌活性弱于对照药环丙沙星,然而对人肝癌(SMMC-7721)株、鼠白血病细胞(L1210)和人白血病细胞(HL60)3种肿瘤细胞株的抑制活性强于环丙沙星,尤其是腙基芳香环上带吸电子取代基的化合物,其抗肿瘤活性显著高于供电子基的活性,其抑制活性与对照药阿霉素相当。这表明C-7哌嗪基的存在有利于提高其抗菌活性而不利于提高抗肿瘤活性,而C-7芳腙基的引入可提高抗肿瘤活性,进一步扩展了氟喹诺酮类化合物结构修饰的范围。     

4-(N-芳基)胺基-6-长链烷氧基取代蝶啶类化合物的合成及其抗肿瘤活性

采用具有喹唑啉为母核的抗肿瘤药物作为先导化合物,利用生物电子等排原理,设计并合成一系列4-(N-芳基)胺基-6-长链烷氧基取代蝶啶类化合物7a~7l,并利用MTT法测试其对A549、KG1a和HGC-27肿瘤细胞的增殖抑制作用。以3-氨基吡嗪-2-羧酸甲酯为起始底物,通过6步反应合成12种目标化合物(7a~7l)并确证其结构(¹H NMR、¹³C NMR、MS)。生物活性试验表明,蝶啶4位为2-氯-5-硝基苯胺基取代时,其活性均高于其他苯胺基取代的产物。化合物7b对A549的活性(IC₅₀=11.55 μmol/L)与阳性对照物吉非替尼(IC₅₀=5.95 μmol/L)十分接近;化合物7k对3组细胞的IC₅₀均十分接近对照物吉非替尼。由于筛选出的化合物均有2-氯-5-硝基苯胺基片段,可以此结构为基础进行深入研究。     

培氟沙星C-3甲叉基绕丹宁衍生物的合成及其抗肿瘤活性

为进一步寻找抗肿瘤氟喹诺酮分子的构建策略,用α,β-不饱和酮为抗菌氟喹诺酮C-3羧基的生物电子排体、绕丹宁环为其稠合功能修饰基进而构建了氟喹诺酮C-3甲叉基绕丹宁类1-乙基-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-3-［3-取代-2-硫代噻唑烷-4-酮-5-叉甲基］-喹啉-4(1H)-酮(6a~6l)目标化合物,其结构经元素分析和光谱数据确证。初步的体外抗细胞增殖活性筛选结果表明,12个新目标化合物对A549、Hep-3B、HL60 3种肿瘤细胞的活性显著高于母体培氟沙星(1),尤其卤代苯基绕丹宁化合物的活性强于其他取代基,对人非小细胞肺肿瘤细胞A549的活性与对照阿霉素相当,且对正常细胞Vero表现出较低细胞毒作用,显示出较好的选择性。为此,甲叉基绕丹宁替代C-3羧基的衍生物有利于提高氟喹诺酮的抗肿瘤活性。     

白杨素衍生物的合成及其抗肿瘤活性

利用Baker-Venkataraman重排法,以2,4,6-三羟基苯乙酮为原料,经羟基保护、酰化、重排、成环、脱保护5步反应全合成白杨素。以白杨素为骨架,再利用7位羟基的活性,在C-7位引入水溶性基团——烷胺基,设计合成了未见文献报道的21种白杨素系列衍生物8a-8u,其结构经¹H NMR、¹³C NMR、IR和MS确证。采用MTT法评价了目标化合物对HCT-116(人体结肠癌细胞系),HeLa（人体宫颈癌细胞系）,DU-145（人体前列腺癌细胞系）,SGC-7901(人体胃癌细胞系)和HEK-293(人胚肾细胞系)的抗肿瘤活性。其体外抗肿瘤活性实验表明,7-(2-哌嗪乙氧基)-5-羟基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮(8o)具有较好的抗肿瘤活性。     

新型第4代头孢菌素类化合物的合成及抗菌活性

目的： 研究新型第4代头孢菌素类化合物的合成及其抗菌活性。方法： 7-氨基头孢霉烷酸(7-ACA)在三甲基碘硅烷(TMSI)催化下与含N芳杂环化合物进行3-位取代反应,再与盐酸反应转化为盐酸盐,最后在三乙胺催化下与2-(2-取代氨基噻唑-4-基)-(Z)-2-甲氧亚氨乙酸苯并噻唑硫醇活性酯缩合得到目标化合物,并通过平皿二倍稀释法对它们的体外抗菌活性进行评价。结果和结论： 合成的9个目标化合物4a~4i均未见文献报道,其结构经IR、ESI-MS、¹H NMR和元素分析确证。初步体外抗菌活性实验结果表明,化合物4c和4h对革兰氏阳性菌的活性与头孢唑兰相当。     

利伐沙班衍生物的合成及Ⅹa因子抑制活性

利伐沙班是噁唑烷酮类选择性Ⅹa因子抑制剂,本文在利伐沙班的结构基础上设计并合成了一系列新的噁唑烷酮类化合物,并对这些化合物的Ⅹa因子抑制活性进行了测定。2-苯胺基乙醇经过酰化,再依次经过硝化、还原、与环氧化合物缩合、CDI缩合、脱除保护基制得中间体4-{4-[(5S)-5-(氨基甲基)-2-氧代-1,3-噁唑烷-3-基]苯基}吗啉-3-酮,再与噻吩酰氯缩合制得利伐沙班,或者与噻唑类酰氯缩合生成目标衍生物,共合成了10个利伐沙班衍生物（11a～11j）,其结构均经IR、¹H NMR、¹³C NMR和MS确证,然后测定了目标衍生物的Ⅹa因子抑制活性,初步研究表明：所合成的化合物具有一定的Ⅹa因子抑制活性,但活性低于利伐沙班。     

阿朴菲类生物碱的合成、抗黑色素瘤活性及其斑马鱼急性毒性评价

以A环1,2-亚甲二氧基为取代,合成了一系列在D环9,10,11位含不同取代基的共10个阿朴菲类生物碱,其结构均经 ESI-MS、¹³C NMR和¹ H NMR确认。通过MTT实验探究此类化合物对B16F10黑色素瘤细胞的潜在抗肿瘤活性,并进一步分析其构效关系,同时采用斑马鱼体内急性毒性实验对活性化合物进行安全性评价。结果表明,部分化合物对肿瘤细胞具有较强的抑制活性,可以显著抑制B16F10黑色素瘤细胞的增殖,其中化合物Ⅳa的抗黑色素瘤活性最强且安全范围大,可作为抗B16F10黑色素瘤细胞增殖的先导化合物进一步研究。     

氟喹诺酮C-3羧基等排体的合成及抗肿瘤活性Ⅲ.均三唑噁二唑甲硫醚衍生物

为寻找由氟喹诺酮抗菌活性到抗肿瘤活性转化的有效途径,用均三唑和GFDA2二唑分别作为培氟沙星C-3羧基的等排体和修饰基,设计合成了10个未见文献报道的双杂环硫醚1-乙基-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-3-［5-(5-芳基-［1,3,4］GFDA2二唑-2-甲硫基)-4H-［1,2,4］-三唑-3-基］-喹啉(1H)-4-酮新化合物(7a~7j)。结果显示:对L1210、HL60和CHO 3种肿瘤细胞的体外抑制活性显著高于母体培氟沙星,表明C-3羧基不是抗肿瘤活性所必需的药效团,可被杂环等排体替换,进一步扩展了结构修饰的途径。     

新型二硫代二丙酰胺类衍生物的设计合成及其血管内皮细胞保护活性

目的 以卡托普利为先导化合物,设计合成一类新型二硫代二丙酰胺类衍生物,并考察其血管内皮细胞保护活性。方法 保留先导物卡托普利结构上的巯基丙酰胺骨架和侧链甲基,对脯氨酸片段进行结构改造并进行二聚化,设计合成了5个二硫代二丙酰胺类衍生物。以人脐静脉内皮细胞为实验细胞株,利用400 μmol/L过氧化氢溶液刺激3 h建立氧化诱导损伤细胞模型,以卡托普利为阳性对照药测试目标化合物对血管内皮细胞的保护活性。结果 所有目标化合物结构均通过核磁共振波谱（¹HNMR、¹³CNMR）和电喷雾电离质谱法（ESI-MS）确证。初步的血管内皮细胞保护活性测试结果表明,除化合物4c外4个目标化合物均具有不同程度的血管内皮细胞保护活性,其中化合物4e即3,3’-二硫（N-（［1,1’-联苯］-3-基甲基）-2-甲基丙酰胺）活性最优。结论 将卡托普利分子结构上的脯氨酸替换为4-甲基苄胺及4-叔丁基苄胺等相对较大的疏水性片段并进行二聚化,能显著改善其血管内皮细胞保护活性。     

新型三环类地氯雷他定衍生物的合成、生物活性与分子对接

以三环类抗组胺药物地氯雷他定为母体,设计并合成了一系列取代的三环类衍生物。所有目标化合物均通过核磁共振氢谱和高分辨质谱表征确定。H₁受体结合活性测试结果表明：化合物7拮抗组胺H₁受体的活性显著优于先导化合物地氯雷他定。组胺诱导的豚鼠回肠收缩实验显示化合物7可显著抑制回肠收缩。构效关系研究表明：化合物的疏水参数lgP的计算值与拮抗H1受体的活性具有相关性。并进一步利用分子对接技术研究了化合物7与H₁受体的结合模式。     

Discovery of pulmonary fibrosis inhibitor targeting TGF-β RI in Polygonum cuspidatum by high resolution mass spectrometry with in silico strategy

Pulmonary fibrosis (PF) is an irreversible lung disease that is characterized by excessive scar tissue with a poor median survival rate of 2–3 years. The inhibition of transforming growth factor-β receptor type-I (TGF-β RI) by an appropriate drug may provide a promising strategy for the treatment of this disease. Polygonum cuspidatum (PC) is a well-known traditional Chinese herbal medicine which has an anti-PF effect. Accordingly, a combination of high resolution mass spectrometry with an in silico strategy was developed as a new method to search for potential chemical ingredients of PC that target the TGF-β RI. Based on this strategy, a total of 24 ingredients were identified. Then, absorption, distribution, metabolism, and excretion (ADME)-related properties were subsequently predicted to exclude compounds with potentially undesirable pharmacokinetics behaviour. Molecular docking studies on TGF-β RI were adopted to discover new PF inhibitors. Eventually, a compound that exists in PC known as resveratrol was proven to have excellent biological activity on TGF-β RI, with an IC₅₀ of 2.211 μM in vitro. Furthermore, the complex formed through molecular docking was tested via molecular dynamics simulations, which revealed that resveratrol had strong interactions with residues of TGF-β RI. This study revealed that resveratrol has significant potential as a treatment for PF due to its ability to target TGF-β RI. In addition, this research demonstrated the exploration of natural products with excellent biological activities toward specific targets via high resolution mass spectrometry in combination with in silico technology is a promising strategy for the discovery of novel drugs.     

苦蘵中睡茄交酯类成分的抗炎靶标预测

目的 应用分子对接技术预测苦蘵中睡茄交酯类成分的抗炎活性靶标,并利用LPS诱导细胞炎症模型验证化合物的体外抗炎活性。方法 以计算机辅助药物设计(CADD)中的分子对接技术为研究方法,以前期从苦蘵分离鉴定的9个睡茄交酯类成分组成配体数据库,选择环氧合酶-2(COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、细胞外调节激酶(ERK)、p38、应激活化蛋白激酶(JNK)、核转录因子(NF-κB)等6个与抗炎活性密切相关的靶点组成受体数据库,对睡茄交酯类化合物的作用靶点及抗炎机制进行预测,进一步利用细胞炎症模型验证化合物对LPS诱导巨噬细胞释放炎症介质一氧化氮(NO)的抑制活性。结果 对比分析了9个睡茄交酯化合物作用于各靶点的主要活性位点,化合物1-4均对LPS诱导细胞释放NO表现出抑制活性。结论 苦蘵中睡茄交酯类活性成分可能是通过阻断ERK信号转导途径来发挥抗炎作用。     

苯磺酰胺类IDO1抑制剂的设计、合成和生物活性

在IDO1抑制剂U-3i的基础上,利用生物电子等排原理,结合分子对接技术,设计并合成了11个苯磺酰胺类目标化合物。采用基于HeLa细胞的酶学测定方法评价了目标化合物对IDO1活性的影响,结果表明,大多数化合物对IDO1显示不同程度的抑制活性。其中,化合物3b和3e的抑制作用最强,而且能够逆转IDO1介导的免疫抑制,值得进一步研究。     

基于L1000数据集筛选骨质疏松症的潜在治疗化合物

目的:应用L1000微干扰数据集筛选治疗骨质疏松症的化合物,通过多种生物信息学的方法评价及细胞学活性验证,旨在发现新的骨质疏松症治疗药物。方法:在GEO数据库中检索与骨质疏松症相关的数据,利用R语言的limma包对数据集进行基因表达量的差异分析;通过MetaScape数据平台对差异表达基因进行通路富集分析。利用分析得到的骨质疏松症差异基因表达谱,在“连接图”数据库的L1000数据集中,匹配潜在治疗化合物。通过Autodock_Vina软件将匹配化合物与骨代谢靶点进行分子对接研究,利用pkCSM数据库对匹配化合物的ADMET（吸收、分布、代谢、排泄、毒性）特征进行计算分析,通过细胞增殖活性实验对候选化合物的活性进行研究。结果:分析骨质疏松症的表达谱数据集,共获得195个与骨质疏松症相关的差异表达基因,表达量显著上调的基因有127个,表达量显著下调的基因有68个;差异表达基因富集的GO生物过程共有146个;富集的KEGG信号通路共有9条,富集的Reactome基因集共有9个。在L1000数据集中匹配到潜在治疗化合物共10个,分别为己烯雌酚、PLX-4720、美西林、KU-C103428N、土大黄苷、马拉韦罗、奎宁、MST-312、利培酮、CO-102862。通过分子对接研究,发现匹配化合物具有多靶点的特性,与化合物对接活性较好的主要有碳酸酐酶Ⅱ（CAⅡ）、孕酮受体（PGR）、雌激素受体β（ERβ）、骨形态发生蛋白2（BMP2）等骨质疏松症的靶点。通过pkCSM数据库对潜在治疗化合物的ADMET性质计算表明,美西林具有较好的ADME性能和较低的毒性,综合评价较好;细胞增殖实验结果显示20 μg/mL的美西林对成骨细胞的增殖效果最为显著。结论:通过L1000数据集,筛选得到的骨质疏松症治疗候选化合物美西林,具有较好的ADMET特征和促成骨细胞增殖的活性。     

基于PPARγ-LXRα-ABCA1通路的中药降脂成分研究

目的利用药效团和分子对接等模拟方法,基于过氧化物酶体增殖物激活型受体γ(PPARγ)-肝X受体α(LXRα)-三磷酸腺苷结合盒转运体Al(ABCA1)通路发现中药中具有降脂作用的潜在活性化合物。方法首先,选择PPARγ和LXRα作为研究载体,分别构建其激动剂的药效辨识模型。通过对药效团模型的验证与评价,获得PPARγ和LXRα的最优药效团模型。随后,利用最优药效团模型筛选中药化学成分数据库(TCMD),结合Lipinski五规则及化合物与药效团模型的匹配度,得到初筛化合物。最后,利用分子对接方法进一步精简筛选结果,保留对接打分值较高的化合物,并分析其关键氨基酸,分别得到PPARγ和LXRα的潜在激动剂。结果本研究构建了PPARγ激动剂的最优药效团模型,包括1个氢键受体、1个疏水基团和2个芳香基团;LXRα的最优药效团模型,包括2个氢键受体、1个疏水基团和2个芳香基团。同时利用分子对接方法构建PPARγ和LXRα的蛋白三维模型,并将其用于分子对接研究。结合药效团及Lipinski五规则的筛选结果,分别获得20个和180个初筛化合物。依据筛选标准(打分值和关键氨基酸),最终确定鹰爪木脂醇和桧双黄酮为PPARγ的潜在激动剂,栝楼酯碱和刘寄奴酰胺为LXRα的潜在激动剂。筛选得到的PPARγ和LXRα潜在激动剂可以通过分别作用于PPARγ-LXRα-ABCA1通路上的对应靶标协同发挥降脂作用。结论本研究高效、快速的筛选了TCMD中具有潜在活性的PPARγ和LXRα激动剂,用于协同上调ABCA1的表达,为高脂血症的药物研发提供先导化合物。     

Analytical characterization and structure elucidation of metabolites from Aspergillus ochraceus MP2 fungi

Objective

To isolate and characterize the bioactive secondary metabolites from Aspergillus ochraceus (A. ochraceus) MP2 fungi.

Methods

The anti bacterial activity of marine sponge derived fungi A. ochraceus MP2 was thoroughly investigated against antagonistic human pathogens. The optimum inhibitory concentration of the fungi in the elite solvent was also determined. The promising extracts that showed good antimicrobial activity were subjected to further analytical separation to get individual distinct metabolites and the eluants were further identified by GC MS instrumental analysis. The molecular characterization of the elite fungal strains were done by isolating their genomic DNA and amplify the internal transcribed spacer (ITS) region of 5.8s rRNA using specific ITS primer. The novelty of the strain was proved by homology search tools and elite sequences was submitted to GENBANK.

Results

Three bioactive compounds were characterized to reveal their identity, chemical formula and structure. The first elutant was identified asα- Campholene aldehyde with chemical formula C₁₀ H₁₆ O and molecular weight 152 Da. The second elutant was identified as Lucenin-2 and chemical formula C₂₇ H₃₀ O₁₆ and molecular weight 610 Da. The third elutant was identified as 6-Ethyloct- 3-yl- 2- ethylhexyl ester with Chemical formula C₂₆ H₄₂ O₄ with molecular weight 418 Da.

Conclusions

The isolated compounds showed significant antimicrobial activity against potential human pathogens. Microbial secondary metabolites represent a large source of compounds endowed with ingenious structures and potent biological activities.     

蟾酥抗肿瘤有效成分的活性追踪分离及急性毒性研究

目的 从传统中药蟾酥中寻找抗肿瘤活性强而毒性低的化合物。方法 采用追踪分离的方式,以体外肿瘤细胞生长抑制强度为活性指标,同时结合小鼠急性毒性实验,对蟾酥的主要化学成分进行初步研究。结果 采用活性追踪分离方式,从蟾酥中分离得到具有抑制肿瘤细胞生长活性同时对小鼠急性毒性较低的化合物蟾毒它灵,其对人非小细胞肺癌A549细胞具有较好的生长抑制作用,小鼠iv给药的LD₅₀约为蟾毒灵的4倍,而且稳定性较好。结论 综合化合物的活性、毒性及稳定性等因素,初步判断蟾毒它灵较其他同类化合物具有更好的抗肿瘤药物开发前景。     

补骨脂富含的异戊烯基成分对CYP1A1活性的影响及分子对接验证

目的  考察补骨脂富含的异戊烯基成分对CYP1A1活性的影响, 并采用分子对接技术进行验证。方法  以7-乙氧基试卤灵为CYP1A1的探针底物, 采用超高效液相串联三重四级杆质谱(UHPLC-TQD-MS)对代谢产物试卤灵的质谱条件进行优化; 应用CYP1A1体外孵育体系, 评价补骨脂富含的补骨脂二氢黄酮、补骨脂定、异补骨脂查尔酮、异补骨脂二氢黄酮和补骨脂二氢黄酮甲醚在不同浓度(1、10、100 μmol·L-1)对CYP1A1活性的影响; 采用不同的抑制动力学模型计算相关的抑制常数(K_i); 应用Autodock 4.2软件, 将活性成分与CYP1A1进行分子对接。结果  初筛结果显示, 补骨脂二氢黄酮、补骨脂定、异补骨脂查尔酮、异补骨脂二氢黄酮、补骨脂二氢黄酮甲醚对CYP1A1均表现出抑制活性, IC₅₀值分别为0.28、0.49、0.36、2.24、4.07 μmol·L-1; 根据最小赤池信息量准则(AIC)和施瓦茨信息准则值(SC)即为最佳模型的原则, 补骨脂二氢黄酮和异补骨脂查尔酮对CYP1A1的抑制为竞争性抑制, K_i常数分别为0.12、0.23 μmol·L-1; 补骨脂定对CYP1A1表现出非竞争性抑制, 抑制常数K_i为0.59 μmol·L-1; 分子对接结果显示, 补骨脂二氢黄酮和异补骨脂查尔酮与CYP1A1蛋白之间均能产生氢键、π-π键以及疏水作用, 结合自由能分别为-10.145、-8.286 kcal·mol-1(1 kcal=4.2 kJ), 这可能是它们与CYP1A1亲和力较强进而产生强抑制活性的原因。结论  补骨脂富含的异戊烯基成分是CYP1A1强抑制剂(IC₅₀ < 5 μmol·L-1); 异戊烯基成分C环1位和2位脱水开环会增加对CYP1A1的抑制活性; A环C-6位异戊烯基取代的化合物比C-8位取代的化合物表现出更强的CYP1A1抑制活性; A环7-OH甲基化会减弱CYP1A1的抑制活性; 分子对接结果也证实了补骨脂二氢黄酮和异补骨脂查尔酮与CYP1A1有较强的亲和力。      

西松烷型二萜三氮唑衍生物的合成及其细胞毒活性

以从天然植物光叶巴豆叶醇提物中分离得到的具有一定抗肿瘤活性的西松烷型二萜化合物新巴豆瑞士松酸为先导化合物,设计并合成一系列含三氮唑的西松烷型二萜衍生物,合成12个新化合物,其结构经¹H NMR、¹³C NMR和HRMS确定,采用MTT法考察所合成的目标化合物对HeLa,K562和K562/A02肿瘤细胞的抑制活性。活性测试结果表明,其中一些化合物具有细胞毒性。三氮唑引入西松烷型二萜后对耐药K562/A02细胞具有抗耐药活性。