5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物的设计合成及其抗肿瘤活性研究

论文摘要

背景恶性肿瘤是严重威胁人类生命健康和生活质量的常见病和多发病,是一个全球性的重大公共健康难题,其发病率还在不断增加。根据GLOBOCAN 2008的估计,2008年全世界大约有1270万人患有恶性肿瘤,约有760万人死于恶性肿瘤。我国每年有150万肿瘤新发病例,死亡人数近80万人。虽然目前不乏各种恶性肿瘤的治疗方法和手段,但是大多数恶性肿瘤的治愈率仍然很低,而且复发率非常高。因此,肿瘤的治疗引起社会极大的关注。细胞毒性抗肿瘤药5-氟尿嘧啶（5-FU）,作为胸苷酸合成酶（TS）抑制剂,已在临床应用了半个多世纪,治疗效果确切,已成为实体肿瘤的一种首选药物。5-氟尿嘧啶口服生物利用度低,需要静脉注射给药,药物代谢个体差异大;而且选择性低,毒副作用强,对消化道粘膜、骨髓等具有明显的抑制作用,可引起骨髓抑制,粘膜炎,腹泻,脱发,肝肾损害。因此,寻找靶向性更强,更加高效低毒的5-氟尿嘧啶衍生物,成为药物化学领域的研究热点。半乳糖广泛存在于人体内,能被具有糖识别结构域（CRD）的半乳糖凝集素（galectin）和去唾液酸糖蛋白受体（ASGP-R）特异性地识别和结合,是一种潜在的靶向治疗载体。研究发现,半乳糖凝集素与肿瘤的发生和发展存在密切的关系,其中galectin-3在结肠癌细胞高表达,可能参与结肠癌的发生、发展和转移过程,被认为是一种肿瘤预警分子。ASGP-R是一种跨膜蛋白,主要存在于肝细胞的细胞膜表面,能与含有半乳糖残基的分子结合,并将其转运至细胞内溶酶体,其本身又能循环利用进行分子转运。ASGP-R具有一定的组织选择性,可以作为一种潜在的治疗靶点。通过连接半乳糖小分子修饰抗肿瘤药物,进而提高抗肿瘤药物靶向作用的研究手段,正日益被人们所关注。目的以半乳糖凝集素和去唾液酸糖蛋白受体为靶点,将半乳糖与5-氟尿嘧啶连接,设计合成一系列具有半乳糖残基的5-氟尿嘧啶衍生物,将5-氟尿嘧啶衍生物靶向递入肿瘤组织,以期提高其疗效,降低不良反应。方法1.以5-氟尿嘧啶结构为基础,用六甲基二硅氮烷（HMDS）和三甲基氯硅烷（TMSCl）,将5-氟尿嘧啶2,4位的羰基硅烷化。在无水四氯化锡催化剂的作用下,将全乙酰化的半乳糖与羰基硅烷醚化的5-氟尿嘧啶的1位N结合,最后在氨甲醇溶液中脱去乙酰基,制备目标产物——1-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶。采用质谱（MS）、核磁共振氢谱（1H NMR）和核磁共振碳谱（13C NMR）对其结构进行表征。2.通过三步反应,在5-氟尿嘧啶C2位的羰基引入苄基,得到中间体2-苄氧基-5-氟-4（3H）-嘧啶酮。由于空间位阻作用,中间体N3位较N1位更易被进攻,反应更易进行。在相转移催化剂四丁基溴化铵的作用下,1位溴取代的全乙酰化半乳糖与2-苄氧基-5-氟-4（3H）-嘧啶酮发生反应,在中间体N3位引入乙酰基修饰保护的半乳糖基。最后用氨甲醇溶液脱乙酰基后,再在钯碳催化下脱苄基;或先在钯碳催化下脱苄基,再在氨甲醇溶液中脱去乙酰基,制备目标产物——3-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶。采用质谱（MS）、核磁共振氢谱（1H NMR）和核磁共振碳谱（13C NMR）对其结构进行表征。3.通过MTT比色分析法观察、比较5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物与5-氟尿嘧啶对人肝癌细胞（Hep G2）、人结肠癌细胞（SW-620、HT-29、LoVo、SW-1116）及正常人肠上皮细胞（HIEC）的生长抑制作用及差异。观察5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物的抗肿瘤活性,比较5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物与5-氟尿嘧啶对正常细胞的生长抑制作用,探讨5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物对肿瘤细胞的靶向特性。结果成功地合成了1-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（1C）、1-全乙酰化半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（1B）和3-全乙酰化半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（2E）。质谱（MS）、核磁共振氢谱（1H NMR）和核磁共振碳谱（13C NMR）的结果确证合成化合物为目标产物。体外抗肿瘤实验结果表明,2E（0.01μmol?L-1100μmol?L-1）作用于Hep G2、SW-620、HT-29、LoVo、SW-1116和HIEC细胞48 h后,对细胞的生长抑制率分别为0.88%44.3%、0.55%45.82%、0.87%81.16%、0.82%48.64%、8.45%64.04%和6.59%54.13%,呈浓度、时间依赖性。结果显示,2E具有较好的体外抗肿瘤活性,与5-FU无统计学差异,对HIEC的抑制作用较5-FU弱。1B和1C在体外抗肿瘤活性实验中,对大多数肿瘤细胞并未显示抗肿瘤活性。结论成功合成了5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物——1-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（1C）、1-全乙酰化半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（1B）和3-全乙酰化半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（2E）。其中,2E不仅具有较好的抗肿瘤活性,而且对正常人肠上皮细胞（HIEC）的毒性明显低于5-FU,提示3-全乙酰化半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶（2E）对肿瘤细胞具有选择性作用,其靶向特性有待进一步研究。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 1 恶性肿瘤及其治疗
• 2 肿瘤靶向治疗
• 3 内源凝集素的靶向性研究
• 4 5-氟尿嘧啶
• 5 半乳糖
• 6 含有半乳糖残基的抗肿瘤化合物
• 第一部分 5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物
• 1 材料
• 1.1 实验仪器
• 1.2 药品与试剂
• 2 方法
• 2.1 1-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶的合成
• 2.2 3-半乳吡喃糖基-5-氟尿嘧啶的合成
• 3 结果
• 4 讨论
• 第二部分 5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物的抗肿瘤活性
• 1 材料
• 1.1 实验仪器
• 1.2 药品与试剂
• 1.3 细胞培养
• 2 方法
• 2.1 溶液配制
• 2.2 5-氟尿嘧啶半乳糖衍生物抗肿瘤活性检测
• 2.3 数据处理
• 3 结果
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢