试议衍生物喹喔啉/喹唑啉类磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）小分子抑制剂设计、合成和活性

论文导读：
摘要：恶性肿瘤正成为威胁人类健康的头号疾病。临床运用的直接作用于细胞有丝分裂或DNA合成修复等历程的传统抗肿瘤药物往往有着疗效不佳、毒副作用大等缺点。作用于细胞内信号通路上关键靶点的小分子抑制剂是一类新型的抗肿瘤药物。这些小分子抑制剂和传统的肿瘤治疗药物相比往往具有更好的疗效和较小的毒副作用。磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)是细胞内参与调控包括细胞增殖、存活、生长、转移、凋亡等重要生命活动的一类脂激酶。大量探讨表明P13K家族中的α亚型和肿瘤的发生进展联系最为密切,是有希望的肿瘤治疗靶点。近年来,P13K小分子抑制剂由于其在肿瘤治疗方面的潜在运用前景而备受关注。本论文根据文献报道的P13K抑制剂的结构特点及它们与P13K的作用方式,结合该位点抑制剂中出现的喹喔啉结构母核,利用理性药物设计原理,通过在喹喔啉环的2位引入不同的芳胺片段并在喹喔啉环的3位引入不同的芳磺酰基或芳磺酰肼基片段,设计、合成了53个结构全新的N-芳基喹喔啉胺类衍生物。体外抗肿瘤活性筛选结果表明：大部分化合物的细胞增殖抑制活性优于阳性对照,其中部分化合物(如化合物1-27、1-51和1-61)对部分受试细胞株增殖抑制的IC50达到了纳摩尔级。初步构效联系探讨显示,3-芳磺酰基取代优于3-芳磺酰肼基取代；2-芳胺基芳环上引入甲氧基、氨基、羟基等取代基时对活性有利。目标化合物的P13Ka抑制实验表明,化合物1-27(IC50：0.07μM)和化合物1-61(IC50：0.47μM)具有较强的P13Ka抑制活性。在上面陈述的实验基础上,进而利用计算机辅助药物设计策略,通过Catalyst软件包构建了P13Kα的药效团模型Hypol,并对数据库进行虚拟筛选。根据筛选得到的高活性吗啉喹喔啉类化合物WR01(2-30)的结构特点,结合生物电子等排和类似物设计等策略,进一步设计合成了93个2-脂环胺取代的喹喔啉类化合物。体外细胞抗肿瘤活性测试的结果表明,大部分化合物显示了优于阳性对照的细胞增殖抑制活性。构效联系探讨表明喹喔啉2位不同的脂环胺片段对活性有不同影响：吡咯烷和氢化异喹啉环取代时活性较差、吗啉环取代时活性较好、羟基哌啶和各种哌嗪环取代时活性最好,达纳摩尔级。PI3Kα抑制实验表明,羟基哌啶喹喔啉类化合物(如2-72,IC50：0.077μM;2-75,IC50：0.025μM)和各种哌嗪喹喔啉类化合物显示了良好的PI3Ka抑制活性,以上结果和药效团Hypol预测的活性基本一致,验证了Hypol的可靠性。Akt蛋白磷酸化抑制实验表明,化合物2-75显示了显著的Akt蛋白磷酸化抑制作用,再次证明了该化合物是通过作用于PI3K信号通路而发挥其抗肿瘤活性的。以上结果表明化合物2-75是有潜力的P13Kα中制剂。此外,本论文根据文献报道的2--4-吗啉基喹唑啉类PI3K抑制剂,利用拼合原理,通过在吗啉喹唑啉母核的6位引入芳亚甲胺侧链、芳磺酰胺基侧链、吡咯烷二酮氨基侧链和马来酰亚胺基侧链共设计合成了五类49个结构新颖的吗啉喹唑啉类衍生物。体外抗肿瘤活性测试结果表明,喹唑啉2位的有着有利于抗肿瘤活性的提升；芳磺酰胺基侧链取代的化合物活性好于芳亚甲胺侧链取代的化合物;吡咯烷二酮氨基侧链取代的化合物活性中等；具有马来酰亚胺基侧链的化合物显示了良好的细胞增殖抑制活性(如化合物3-68和3-69)。该探讨为喹唑啉类抗肿瘤药物的开发提供了新的思路。关键词：癌症论文PI3K论文PI3Kα论文小分子抑制剂论文构效联系论文喹喔啉类衍生物论文喹唑啉类衍生物论文
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Acknowledgements8-11
缩写表11-12
摘要12-14
Abstract14-18
1 N-芳基喹喔啉胺类PI3K抑制剂的设计、合成与活性探讨18-68

1.1 N-芳基喹喔啉胺类PI3K抑制剂的探讨背景和设计思路18-24

1.1 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的探讨背景18-22

1.2 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的设计思路22-24

1.2 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的合成24-26

1.2.1 N-芳基-论文导读：生物的合成151-1553.2.16-芳亚甲胺基-4-吗啉基喹唑啉类衍生物的合成151-1533.2.26-芳磺酰胺基吗啉基喹唑啉类衍生物的合成1533.2.36-(3-氯-2,5-吡咯二酮-4-基)吗啉基喹唑啉类衍生物的合成153-1543.2.46-马来酰亚胺基-4-吗啉基喹唑啉类衍生物的合成154-1553.34-吗啉基喹唑啉类衍生物的抗肿瘤活性探讨155-1623.3.14-吗啉
3-芳磺酰基喹喔啉-2-胺类衍生物的合成24

1.2.2 N'-(3-芳胺基喹喔啉-2-基)芳磺酰肼类衍生物的合成24-26

1.3 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的抗肿瘤活性探讨26-37

1.3.1 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的体外细胞抗肿瘤活性测试及初步构效联系探讨26-33
1.

3.2 N-芳基喹喔啉胺类衍生物的PI3Kα抑制活性和肿瘤作用机制探讨33-37

1.4 小结37-38

1.5 实验部分38-64

参考文献64-68
2 计算机辅助的喹喔啉类PI3K抑制剂的优化与活性探讨68-148

2.1 探讨背景68

2.2 PI3K药效团模型的构建68-78

2.1 PI3K药效团模型的建立68-74

2.2 PI3K药效团模型的验证74-77

2.3 PI3K药效团模型的数据库搜索和结果浅析77-78

2.3 计算机辅助优选的2-脂环胺基喹喔啉类PI3K抑制剂的设计78-80

2.4 计算机辅助优选的2-脂环胺基喹喔啉类PI3K抑制剂的合成80-86

2.4.1 2-吗啉基喹喔啉类衍生物的合成80-82

2.4.2 2-哌啶基喹喔啉类衍生物及类似物的合成82

2.4.3 2-哌嗪基喹喔啉类衍生物的合成82-86

2.5 2-脂环胺基喹喔啉类PI3K抑制剂的活性探讨86-101

2.5.1 2-脂环胺基喹喔啉类衍生物的体外抗肿瘤活性筛选和初步构效联系86-97

2.5.2 2-脂环胺基喹喔啉类衍生物的PI3Kα抑制活性和抗肿瘤作用机制探讨97-101

2.6 小结101-103

2.7 实验部分103-143

参考文献143-148
3 4-吗啉基喹唑林类衍生物的设计、合成与抗肿瘤活性探讨148-192

3.1 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的探讨背景和设计思路148-151

3.

1.1 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的探讨背景148-149

3.

1.2 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的设计思路149-151

3.2 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的合成151-155
3.

2.1 6-芳亚甲胺基-4-吗啉基喹唑啉类衍生物的合成151-153

3.

2.2 6-芳磺酰胺基吗啉基喹唑啉类衍生物的合成153

3.2.3 6-(3-氯-2,5-吡咯二酮-4-基)吗啉基喹唑啉类衍生物的合成153-154
3.

2.4 6-马来酰亚胺基-4-吗啉基喹唑啉类衍生物的合成154-155

3.3 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的抗肿瘤活性探讨155-162
3.3.1 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的体外抗肿瘤活性测试及初步构效联系探讨155-162

3.2 4-吗啉基喹唑啉类衍生物的构效联系小结162

3.4 小结162-163

3.5 实验部分163-189

参考文献189-192
4 抗肿瘤PI3K抑制剂的探讨进展(综述)192-236

4.1 磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)和PI3K信号通路193-197

4.

1.1 PI3K概述与分类193-195

4.

1.2 PI3K信号通路195-197

4.2 PI3K与肿瘤197-200
4.

2.1 PI3Kα的结构特点197-199

4.

2.2 PI3Kα与肿瘤发生199-200

4.3 PI3K小分子抑制剂的分类和探讨进展200-222
4.

3.1 第一代PI3K抑制剂200-202

4.

3.2 第二代PI3K抑制剂202-208

4.

3.3 进入临床探讨的PI3K抑制剂208-218

4.

3.4 最新报道的PI3K抑制剂218-222

4.4 小结与展望222-223
参考文献223-236
作者简历236-239