恶性肿瘤,又称为癌症,是严重危害人类生命健康的疾病。世界卫生组织下属的国际癌症研究机构发表的《2014年世界癌症报告》显示,全球癌症负担正在以惊人的速度不断加重,平均每8个死亡病例中就有1人死于癌症。2012年,全球新增癌症病例达到1400多万例,并预计在未来20年达到每年2200万的水平,同年癌症死亡人数也将从每年820万飙升至1300万。研究恶性肿瘤的发病原因及发生发展的分子机制,寻找高效低毒的选择性抗癌药物已成为医学领域研究的重大任务。嘧啶类化合物是自然界中广泛存在的六元含氮杂环化合物,是生命活动中非常重要的组份。大量研究表明嘧啶类化合物具有广泛的生物活性,已经在医药和农药领域得到了广泛应用,目前仍是新药分子设计、合成与生物活性研究中的一个十分活跃的领域。近年来,随着对嘧啶类化合物研究的深入,大量具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物被报道,其中一些化合物已进入临床试验阶段。这些化合物作用于不同的分子靶点,显示出显著的生物活性。为了寻找活性高、毒性低且具有优良抗肿瘤作用的新型先导化合物,本课题在深入理解具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物的结构、抗肿瘤活性、作用机制等的基础上,选择细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）为抗肿瘤药物的靶点。根据CDK的三维结构及药物分子与ATP活性位点的作用方式,设计合成了 4个系列64个新型嘧啶衍生物。结构通式如下:并对目标化合物的合成方法、结构、波谱性质、单晶结构以及生物活性进行了研究,初步总结了生物活性构效关系。具体研究内容如下:1.全面系统地总结了具有抗肿瘤活性的嘧啶类化合物的结构、抗肿瘤活性、作用机制等方面的研究进展。2.选择细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）为作用靶点,以R547为先导化合物并结合NU6027的结构改造经验,以2,4-二氨基嘧啶为基本骨架结构,对嘧啶环的2,4,5-位进行修饰,设计并合成出41个2,4,5-位取代嘧啶类化合物（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）。分别用核磁共振氢谱（1HNMR）、ESI低分辨质谱（ESI-MS）、元素分析（EA）对化合物进行了结构表征。并用乙醇为溶剂培养得到了两个代表性化合物Ⅰb和Ⅲ1的单晶,测定了晶体基本数据,进一步确证了目标化合物的结构。其具体结构类型归纳如下:Ⅰ a～Ⅰ e:N2-取代芳香烃-V4-4-（1-甲基磺酰基哌啶）-2,4-嘧啶二胺Ⅱa～Ⅱd:N²-4-（1-甲基磺酰基哌啶）-N⁴-取代芳香烃-2,4-嘧啶二胺Ⅱe～Ⅱm:5-氯N²-4-（1-甲基磺酰基哌啶）-N⁴-取代芳香烃-2,4-嘧啶二胺Ⅲa～Ⅲg:2-（5-硝基-2-取代氨基-4-嘧啶胺）乙酸乙酯Ⅲh～Ⅲp:2-（5-硝基-2-取代氨基-N⁴-苄基-4-嘧啶胺）乙酸乙酯Ⅲq～Ⅲw:2-（5-硝基-2-取代氨基甲基-N⁴-嘧啶胺）乙酸甲酯采用MTT法,选用人肝癌细胞株HepG2、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对部分化合物进行体外抗肿瘤活性测试,发现了几个具有优良抗肿瘤活性的化合物。化合物Ⅰd、Ⅰe、Ⅱi和Ⅲe对人乳腺癌细胞MDA-MB-231的抑制活性明显优于对照药品5-氟尿嘧啶(ⅠC₅₀在1.99～15.83μmol/L之间,5-氟尿嘧啶的ⅠC₅₀为24.60μmol/L)。同时化合物Ⅰd对人肺癌细胞株A549也表现出优于对照药品5-氟尿嘧啶的抑制活性ⅠC₅₀为12.78μmol/L,5-氟尿嘧啶的ⅠC₅₀为35.41μmol/L)。化合物Ⅱi和Ⅲe对人乳腺癌细胞株MCF-7的抑制活性与对照药品5-氟尿嘧啶处于同一水平(ⅠC₅₀分别为32.41、35.38 μmol/L,5-氟尿嘧啶的ⅠC₅₀为39.88μmol/L)。进一步对化合物Ⅰd、Ⅰe、Ⅱi和Ⅲe细胞毒性测试,结果表明化合物对人胃壁细胞GES-1的细胞毒性低于对照药品5-氟尿嘧啶(ⅠC₅₀在110.30～200μmol/L之间,5-氟尿嘧啶的ⅠC₅₀为95.75 μmol/L)。此外,化合物Ⅰb、Ⅱi和Ⅲe对乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞周期的影响研究表明,化合物可以改变乳腺癌细胞MDA-MB-231在各周期数目分布的比例,明显的将细胞生长阻滞在G2/M期,并表现出剂量依赖效应。3.在生物活性初步筛选的基础上,以肿瘤抑制活性较好的系列Ⅲe为先导化合物,通过成环策略,设计合成了 23个8-取代-2-取代氨基-7,8-二氢蝶啶酮类化合物（Ⅳ）。并分别用核磁共振氢谱（1HNMR）、ESI低分辨质谱（ESI-MS）进行了结构表征。其具体结构如下:Ⅳa～Ⅳg:2-取代氨基-7,8-二氢蝶啶酮Ⅳh～Ⅳp:8-苄基-2-取代氨基-7,8-二氢蝶啶酮Ⅳq～Ⅳw:8-甲基-2-取代氨基-7,8-二氢蝶啶酮采用MTT法，选用人肝癌细胞株A549对部分化合物进行体外抗肿瘤活性测试，发现化合物具有一定的抗肿瘤活性(ⅠC₅₀值与阳性对照5-氟尿嘧啶相当)。