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上世纪90年代,科学家提出肿瘤是一种细胞周期疾病,细胞周期调控中的任一环节的改变,都可能导致肿瘤的发生。随着对细胞周期调控机制的深入研究,尤其是自LelandH.Hartwell等因揭示了细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞周期调控中的核心地位而获得2001年诺贝尔生理学/医学奖以来,CDK已经成为了新型抗癌药物研发的热点领域。目前已发现的与细胞周期调控有关的分子主要有三大类:细胞周期蛋白(Cyclins)、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(CKI),其中,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)是细胞周期调控网络的核心,CDK的功能异常与肿瘤的发生、发展密切相关。目前已发现的细胞周期蛋白依赖性激酶有20多种亚型,其中CDK1、CDK2、CDK4、CDK6等主要参与细胞周期的调控,在无外界信号的刺激下,视网膜母细胞瘤蛋白(RB)与转录因子E2F结合并抑制了转录因子E2F的活性,使肿瘤细胞处于G0期。在外界有丝分裂信号刺激下,肿瘤细胞进入有丝分裂G1期,细胞周期蛋白cyclinD合成增加,与CDK4/6结合,使得视网膜母细胞瘤蛋白(RB)磷酸化,部分解除了 RB对E2F的抑制作用,使细胞周期进行所需的细胞周期蛋白cyclinE等表达增加。在有丝分裂G1后期,细胞周期蛋白cyclinE与CDK2结合,进一步磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白(RB),转录因子E2F的活性被释放,恶性肿瘤细胞通过G1/S限制点,开始进入S期。此时,细胞周期蛋白cyclinA取代细胞周期蛋白cyclinE,与细胞周期蛋白激酶CDK2结合,参与DNA复制。在恶性肿瘤细胞有丝分裂的S后期,细胞周期蛋白cyclinA与CDK1形成复合物,恶性肿瘤细胞开始进入G2期。此时,细胞周期蛋白cyclin B与CDK1结合,驱动肿瘤细胞有丝分裂的进行,促进肿瘤细胞通过M期,最终完成细胞的有丝分裂所有过程。在过去的十几年里,随着药物设计技术的飞速发展,如通过细胞周期蛋白CDK与CDK抑制剂所形成的X-射线晶体结构衍射来进行分析二者的结合模式,不仅可发现抑制剂的竞争性结合方式,还可发现小分子抑制剂的结合位点。截至目前,已有几十个CDK抑制剂进入了临床Ⅰ期或临床Ⅱ期研究。目前文献报道的作用于CDK2靶点的小分子抑制剂,种类繁多、结构多样,其中,CDK2抑制剂的结构中往往具有嘧啶母核,由于嘧啶环上取代基团和取代位点的变化多样性,使得具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物具有多靶点的特性。其中,特别是基于细胞周期蛋白依赖性激酶CDKs的2,4-二氨基嘧啶类化合物,体现出了较好的抗肿瘤活性,为寻找高活性、低毒副作用的新型嘧啶类CDK抑制剂提供了研究方向。基于以上背景研究,为了寻找高效低毒并且具有较好抗肿瘤活性的新型先导化合物,本课题在对具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物的结构、作用机制等研究基础上,选取细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2作为抗肿瘤药物的研究靶点,以课题组前期合成的具有较高抗肿瘤生物活性的嘧啶类化合物BZ-19为先导化合物,设计、合成了两个系列共51个未见文献报道的新型嘧啶类衍生物。结构通式如下:此外,对目标化合物的合成方法、化学结构、波谱性质以及生物活性进行了研究,我们初步总结了生物活性构效关系。具体研究内容如下:1、总结了具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物的化学结构、抗肿瘤活性、作用机制等方面的研究进展。2、选取细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2为靶点,以BZ-19为先导化合物,以2,4-二氨基嘧啶为基本骨架结构,对嘧啶母核的2,4,5-位进行修饰,设计并合成出51个新型嘧啶类衍生物。分别用核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13CNMR)、ESI低分辨质谱(ESI-MS)、高分辩质谱(HRMS)对所有化合物进行了结构表征。3、我们采用MTT法,选取了人结肠癌细胞株(HCT116)、人宫颈癌细胞株(HeLa)、人前列腺癌细胞株(PC-3)、人肝癌细胞株(HepG2)这四种细胞,对所有化合物进行了体外肿瘤抑制活性测试。4、在体外抗肿瘤活性的基础上,我们挑选了活性较好的化合物,并以AZD5438为阳性对照,进行了对细胞周期蛋白CDK2的抑制活性测试。