由PI3K介导的PI3K/AKT信号通路是细胞中关键的信号通路之一,在细胞的生命进程中发挥着至关重要的作用,包括细胞的存活、生长、增殖、分化及凋亡。该信号通路的失调将会引发多种肿瘤的发生,因而,PI3K激酶成为肿瘤治疗的重要的靶点之一。目前,PI3K激酶主要分为三类,其中Ⅰ型PI3K与肿瘤的发展紧密相关。根据催化亚基和调节亚基的不同,Ⅰ型PI3K又被进一步分为PI3Kα,β,δ和γ四个亚型。其中PI3Kα和β在各组织器官中广泛分布。PI3Kα的编码基因PIK3C4是目前在人类癌症中最常见的突变和扩增基因,从而使得PI3Kα成为肿瘤治疗的一个有效的靶点。PI3Kβ在PTEN缺失或失活的癌症患者中对肿瘤的形成发挥着重要的作用,并能够激活血小板引起血栓类疾病。PI3Kδ主要分布在造血器官的细胞中,与自身免疫性疾病有关。PI3Kδ失调容易导致骨髓和淋巴结微环境内恶性B细胞的增殖和存活,引起淋巴瘤和骨髓瘤。PI3Kγ主要分布在白细胞和T淋巴细胞中,也与炎症反应和免疫性疾病有关。随着对不同亚型PI3K的结构和生物功能的探索,大量具有不同结构母核和选择性的PI3K抑制剂相继被发现,对人类肿瘤、炎症及免疫相关疾病的治疗提供了很大的帮助。本论文致力于发现新型PI3K抑制剂,研究内容主要分为以下两个部分:一、作为PI3K/AKT信号通路抑制剂,先导化合物BENC-511在体外对多种肿瘤细胞具有显著的抗增殖活性,且可以通过抑制AKT的磷酸化,诱导细胞发生凋亡。在多发性骨髓瘤和前列腺癌异种抑制模型中,口服给药BENC-511均显示了良好的体内抗肿瘤活性。但BENC-511对PI3K激酶并没有明显的抑制活性,具体作用靶点并不明确,而且体内代谢不稳定。为了探索靶点明确、代谢更稳定的PI3K抑制剂,在香豆素母核上连接吡啶脲基结构片段,期望能提供氢键受体或供体,与铰链区的缬氨酸产生氢键结合,提高化合物的活性和亚型选择性。在构建香豆素环的过程中,发现N-Boc保护基在浓硫酸条件下,可以形成叔丁基碳正离子,作为叔丁基化试剂,发生傅克烷基化反应,这在文献中是鲜有报道的。另外,在香豆素C-7位羟基上引入不同的烷基,考察其对活性的影响。该部分共合成了 36个化合物,包括6-叔丁基取代衍生物A系列,7-羟基香豆素衍生物B系列(6位无取代)和7-烷氧基衍生物C系列。多数化合物对A549,MCF-7,K562和Hela细胞表现出良好的抗增殖活性,化合物A2、A8、A11、A13、B2、B7、B9、B10、B14、C4、C7的活性优于BENC-511或与其相当。在A系列化合物中,脲基上含有卤素取代的苯基,或3,4-双卤素取代的苯基时,化合物对肿瘤细胞的抗增殖活性最好。与A系列化合物相比,去除香豆素C-6位叔丁基后,B系列化合物抗增殖活性更加显著。在B系列化合物中,脲基氮原子被2,5-二甲氧基苯基、对位卤素取代的苯基、3,4-双卤素取代的苯基或环丙基取代时,抗增殖活性较好。在香豆素C-7位羟基上引入不同烷基后,大部分C系列化合物对肿瘤细胞的抗增殖活性呈现不同程度的下降,个别化合物的活性略有提高,如化合物C8对肿瘤细胞的抗增殖活性高于B8。在30μM浓度下,化合物A2、A5、A8、A9和A11对PI3Kα的抑制率均在在69%至85%之间,其中A2具有PI3Kα/β选择性,A8具有PI3Kα/β/δ选择性。另外,化合物A8能抑制AKT的磷酸化,诱导caspase 3的活化和PARP的剪切,促进肿瘤细胞凋亡。二、PI3Kδ的异常激活容易导致B细胞恶性肿瘤,如白血病和淋巴瘤等。CAL-101是一个选择性的PI3Kδ抑制剂,临床上用于治疗CLL、FL和SLL。本研究以CAL-101的结构基础,采用骨架跃迁策略,用4-氨基吡唑并嘧啶环代替CAL-101的嘌呤环,并在其C-3位引入含有氢键受体或供体的芳环或芳杂环;在喹唑啉酮的3位氮原子上引入邻甲基苯基(D系列)、2,6-二甲基苯基(E系列)或环己基(F系列),考察其对疏水性口袋的诱导作用;将CAL-101的结构进行简化,去掉其手型碳,以亚甲基将喹唑啉酮片段与4-氨基吡唑并嘧啶环连接。共合成了新型喹唑啉酮衍生物19个。大部分化合物对PI3Kδ抑制活性显著,在浓度为1 μ时,抑制率在90%左右,其中化合物E4和E5的活性最好,IC50值分别为8.6和8.4 nM。在同一系列中,4-氨基吡唑并嘧唆环3位的取代基对化合物的PI3Kδ抑制活性影响较大,5-吲哚、3,4-二甲氧基苯取代活性最好,优于5-邻甲氧基吡啶、3-喹啉或5-苯并1,3-二氧戊环,而6-羟基萘或间三氟甲氧基苯基取代导致活性明显下降。喹唑啉酮环3位的苯环对活性保持十分重要,2,6-二甲基苯衍生物(E系列)对PI3Kδ抑制活性最好,优于邻甲基苯衍生物D系列,而环己基衍生物(F系列)的活性较弱。其中,吲哚衍生物E4为PI3Kδ选择性抑制剂,3,4-二甲氧基苯取代衍生物E5为PI3Kδ/γ选择性抑制,二者的亚型选择性均明显优于CAL-101,尤其是E4,对PI3Kδ的选择性是PI3Kα、β和γ亚型的3630、390和40倍,是目前选择性最好的PI3Kδ选择性抑制剂。E4和E5还能够有效抑制SU-DHL-6细胞的增殖,其IC50值分别为0.149和0.222 μM,具有进一步研究开发价值。