蛋白酪氨酸磷酸酯酶抑制剂的设计、合成与生物活性研究

论文摘要

蛋白酪氨酸磷酸酯酶与蛋白酪氨酸激酶一起承担信号传导作用,如果蛋白酪氨酸磷酸酯酶功能异常,就会导致一些疾病,如糖尿病、癌症和免疫缺陷症。因此开展对蛋白酪氨酸磷酸酯酶抑制剂的研究,并探索抑制剂与酶作用机理,这不仅对于研究生物体中的信号传导具有重要理论价值,也有利于开发出新型抗糖尿病、癌症和免疫缺陷症等疾病的新药。本论文旨在设计、合成并筛选出高效且细胞膜通透性好的蛋白酪氨酸磷酸酯酶抑制剂。主要研究成果如下:建立了合成新型磷杂环化合物的新方法。论文首先合成了磷杂苯并二氢吡喃-2,4-二酮和4-羟基磷杂香豆素,通过乙酰化、磺酰化、磷酰化以及烷基化反应构建了各种类型的磷杂香豆素,并利用O-（磷杂香豆素-4-基）对甲苯磺酸酯与有机锌试剂、苯硼酸和端炔的交叉偶联反应,合成了一系列4-芳基、烷基和炔基取代的磷杂香豆素。筛选出了细胞膜通透性好且抑制活性较高的磷杂香豆素蛋白酪氨酸磷酸酯酶抑制剂。论文对所合成的各种磷杂香豆素进行了蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTP1B和SHP-1）抑制活性测试,实验表明,大多数化合物具有中等或较好的抑制活性,其中化合物61b对蛋白酪氨酸磷酸酯酶SHP-1的抑制常数（ki）为10μM。设计、合成并筛选出了活性较好的二酮类蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTP1B和SHP-1）抑制剂,并通过Sybyl工作站将筛选出来的二酮类抑制剂与酶PTP1B进行了分子对接,发现抑制剂与酶能较好地结合。建立了一种将慢抑制剂转变成快抑制剂的新方法。论文对慢抑制剂反-β-硝基苯乙烯类和香豆素类抑制剂进行O-磷酸化,这些被修饰的化合物同时具有蛋白酪氨酸磷酸酯酶底物和抑制剂结构（前抑制剂）,由于底物与酶结合很快,随之在酶作用下去磷酸化,在酶活性口袋中释放出抑制剂而实现对酶的抑制。这种方法不但提高了抑制剂与酶的结合速度,而且提高了抑制剂的活性,为酶抑制剂的设计和改造提供了一种新的思路。研究并总结出了磷杂香豆素的电喷雾质谱裂解规律。论文采用电喷雾质谱并结合多级质谱技术系统研究和总结了磷杂香豆素的质谱裂解规律,这为其它含磷杂环化合物的结构表征提供了有用的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磷酸酯酶与信号传导
• 1.3 蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTP）
• 1.3.1 PTP家族及其与人类疾病的关系
• 1.3.2 PTP结构特点及催化机理
• 1.4 蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B（PTP1B）
• 1.4.1 结构特点及催化机理
• 1.4.2 PTP1B与糖尿病和肥胖症
• 1.5 蛋白酪氨酸磷酸酯酶抑制剂研究进展
• 1.5.1 金属钒化合物
• 1.5.2 不可逆抑制剂
• 1.5.3 天然产物及其衍生物
• 1.5.4 基于结构设计的PTP抑制剂
• 1.6 课题的提出
• 1.7 博士论文主要内容
• 第2章 磷杂香豆素类化合物的设计、合成与生物活性
• 2.1 引言
• 2.1.1 具有生物活性的香豆素类化合物
• 2.1.2 磷杂香豆素类化合物的设计思想
• 2.2 实验所用仪器和试剂
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.3 4-羟基磷杂香豆素的合成
• 2.3.1 水杨酸甲酯的合成
• 2.3.2 亚磷酸二甲/乙酯的制备
• 2.3.3 （取代）苄基膦酸二甲/乙酯的合成
• 2.3.4 O-（2-甲氧羰基苯基）-O′-烷基（取代）苄基膦酸酯的合成
• 2.3.5 4-羟基磷杂香豆素的合成
• 2.3.6 实验结果讨论
• 2.4 4-羟基磷杂香豆素的乙酰化、磺酰化和磷酰化反应
• 2.4.1 4-羟基磷杂香豆素的乙酰化反应
• 2.4.2 4-羟基磷杂香豆素的磺酰化反应
• 2.4.3 4-羟基磷杂香豆素的磷酰化反应
• 2.4.4 实验结果讨论
• 2.5 4-羟基磷杂香豆素的烷基化反应
• 2.5.1 烷基化反应
• 2.5.2 实验结果讨论
• 2.6 O-（磷杂香豆素-4-基）对甲苯磺酸酯的催化反应
• 2.6.1 引言
• 2.6.2 与锌试剂的反应（Negishi偶联反应）
• 2.6.3 与炔的反应（Sonogashira偶联反应）
• 2.6.4 与苯硼酸的反应（Suzuki偶联反应）
• 2.6.5 实验结果讨论
• 2.7 磷杂香豆素化合物的生物活性
• 2.7.1 测定原理
• 2.7.2 测定方法
• 2.7.3 生物活性及构效关系
• 2.8 本章小结
• 第3章 2,4-戊二酮衍生物的设计、合成与生物活性
• 3.1 引言
• 3.1.1 具有生物活性的醛、酮类化合物
• 3.1.2 设计思路
• 3.2 2，4-戊二酮衍生物的合成
• 3.2.1 原料的制备
• 3.2.2 3-（取代苯亚甲基）-2,4-戊二酮的合成
• 3.2.3 3-(4-羧基苯亚甲基]-2,4-戊二酮的合成
• 3.2.4 3-[4-（取代）苄氧基苯亚甲基]-2,4-戊二酮的合成
• 3.3 生物活性及构效关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 PTP前抑制剂的设计、合成与机理研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 前抑制剂的设计思想
• 4.1.2 PTP前抑制剂的设计
• 4.2 PTP前抑制剂的合成
• 4.2.1 4-[（E）-2-硝基乙烯基]苯酚和4-[（E）-2-硝基乙烯基]-2-溴苯酚的合成
• 4.2.2 7-羟基-4-甲基香豆素的合成
• 4.2.3 O,O-二乙基-O'-芳基磷酸酯的合成
• 4.2.4 O-芳基磷酸二铵盐的合成
• 4.3 生物活性及分析
• 4.4 前抑制剂与酶的作用机理
• 4.5 本章小结
• 第5章 4-羟基磷杂香豆素及其甲磺酰化产物的电喷雾质谱研究
• 5.1 引言
• 5.2 仪器与实验条件
• 5.3 4-羟基磷杂香豆素的电喷雾质谱研究
• 5.4 O-（磷杂香豆素-4-基）甲磺酸酯的电喷雾质谱研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 结构索引
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果