摘要
癌症是危害人类健康的重大疾病。近几十年来，各国研究者都在致力于开发高效、低毒的癌症治疗药物。天然药物具有悠久的药用历史，其含有的活性化合物是药物发现研究中先导结构的重要来源。据相关报道，1981～2012年，约46％的上市药物的结构来源于天然产物、天然产物衍生物及天然产物类似物。由于天然产物具有结构多样性、立体复杂性以及多种理化性质，人们一直对其充满广泛的研究兴趣。 本论文综合分析了天然过氧化物及甾体药物的研究进展，选取以中国最具典型代表的中药材灵芝中提取的过氧化物成分——过氧麦角甾醇为先导结构，通过光氧化方法在甾体母核的B环中构建5α，8α-过氧桥，同时对甾体A环的C-3位和D环的C-17位进行结构改造，设计、合成四个系列的过氧化甾醇衍生物，并对所合成的衍生物进行抗肿瘤生物活性研究。 首先，以麦角甾醇为原料，通过合成过氧麦角甾醇，探索过氧桥键的合成方法并优化工艺条件。生物学功能实验发现过氧麦角甾醇对人肝癌(HepG2、SK-Hep1)和乳腺癌(MCF-7、MDA-MB-231)肿瘤细胞具有优异的抗增殖活性，并呈浓度和时间依赖关系;能够明显抑制肿瘤细胞迁移;干扰肿瘤细胞周期并诱导肿瘤细胞凋亡。 基于过氧麦角甾醇优异的抗肿瘤活性，为进一步丰富甾醇过氧化物的结构并优化出活性更好的新结构，通过在其C-3位羟基进行简单的极性基团的改造，设计并合成了一系列过氧化甾醇-3-氨基甲酸酯衍生物Ⅰ-3a-j。抗肿瘤活性实验表明，所合成的10个目标化合物中，化合物Ⅰ-3d和Ⅰ-3f对肝癌细胞(HepG2和Sk-Hep1)的抑制活性最为显著(0.85μM≤IC50≤2.83μM)。合成化合物Ⅰ-3d和Ⅰ-3f的盐酸盐的水溶性比过氧麦角甾醇提高近40倍。同时发现，将线粒体靶向荧光探针（香豆素）与化合物Ⅰ-3d偶联，可有效地将小分子化合物靶向到肿瘤细胞的线粒体并提高了对肿瘤细胞的抑制活性。 为进一步探讨过氧甾醇C-17位侧链结构与生物活性的关系，设计并合成一系列过氧化甾醇-17-脂肪侧链衍生物Ⅱ-5a-d和Ⅱ-14a-f。抗肿瘤活性实验结果表明，所合成的10个目标化合物中，含有饱和脂肪侧链的化合物Ⅱ-5b和Ⅱ-14d显示出良好的抗肿瘤活性(IC50＜10μM)。分析构-效关系认为，C-17位连有终端为异丁基的饱和脂肪侧链对该类化合物的抗增殖活性具有促进作用。 基于对C-17位侧链衍生化取得的效果，尝试在侧链引入N、O、S等杂原子，设计、合成一系列3β-羟基-5α，8α-过氧化雄甾-6-烯-17-(杂环)腙衍生物Ⅲ-8a-h。抗肿瘤活性实验结果表明，所合成的8个目标化合物中，侧链为吲哚结构的化合物Ⅲ-8b(HepG2的IC50=8.74μM)和喹啉结构的化合物Ⅲ-8c(SK-Hep1的IC50=9.38μM)具有显著的抗增殖活性。 之后，又设计并合成一系列3β-羟基-5α，8α-过氧化雄甾-6-烯-17-(O-取代苯乙酰胺基)肟衍生物Ⅳ-8a-p。生物实验结果表明，所合成的16个目标化合物中，C-17位侧链含有4-异丙基苯胺和3-氯-4-氟苯胺的化合物Ⅳ-8d和Ⅳ-8i显示出良好的抗增殖活性(IC50＜15μM)。构-效关系分析认为这类化合物的侧链和过氧桥键在抗增殖活性方面发挥协同作用。 为进一步优化所合成化合物的结构以提高其抗肿瘤活性，选取31个目标化合物采用三维定量构效关系(3D-QSAR)研究方法，建立了良好的CoMSIA模型，能较好的解释实验结果，可指导新的甾醇过氧化物衍生物的结构设计。
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