新型整合素 αvβ3 受体拮抗剂的设计及抗肿瘤活性程刚英、倪广慧、张曼、赵娟、朱一婧、姜凤超*华中科技大学同济医学院药学院，武汉（430030）摘要：目的：构建 αvβ3 受体拮抗剂的药效团模型，设计新型 αvβ3 受体拮抗剂的先导化合物方法：选择对 αvβ3 受体具有较高拮抗活性（IC 50<1.5 nmol•L-1）的四个类型的 30 个化合物为训练集，构建整合素 αvβ3 受体拮抗剂药效团模型结合药效团模型和设计出新型结构的先导化合物，合成并利用 MTT 法检测化合物对人脐静脉内皮细胞(ECV304)与宫颈癌细胞株(Hela) 的抑制作用结果：最佳药效团含一个芳环中心, 一个疏水中心和两个氢键受体，其相关系数与权重值数系数为：RMS=0.44, Correl=0.90, Weight=1.31, Config=16.26合成的 8 个目标化合物经 UV、IR、 1H-NMR， 13C-NMR 等光谱确证，目标化合物对 ECV304 和 Hela 细胞的生长均有一定的抑制活性在浓度为 50μmol/L 条件下，对 ECV304 细胞生长的抑制作用大于 50%，对 Hela 细胞生长的抑制作用大于 40%，最高达 78%。
关键词：整合素 αvβ3 受体拮抗剂；药效团模型；抑瘤活性；先导化合物肿瘤血管生成抑制剂 [1]是一类能破坏或抑制血管生成，有效地阻止肿瘤的生长和转移的药物，整合素 [2]是一种跨膜糖蛋白，分布于多种肿瘤细胞表面，是介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质粘附作用的主要因子其中α vβ3在肿瘤诱导的血管生成过程中起重要作用 [3]，近来被认为一种血管新生的标志αvβ3 受体拮抗剂通过占据受体胞外区的特异性识别位点，阻止受体与内源性配体结合，从而抑制血管内皮细胞的生成以及促进血管内皮细胞的凋亡，有效地阻止肿瘤血管生成，达到有望控制肿瘤的生长和转移的目的 [4]αvβ3受体拮抗剂包括含RGD三肽序列（图2）的小分子肽和拟肽化合物及模仿RGD三肽结构设计的非肽分子由于α IIbβ3、α vβ5和α 5β1亦能识别RGD 三肽序列，故设计α vβ3拮抗剂时不仅要考虑其对α vβ3受体的拮抗活性，还需注意选择性本文选择已报道的 αvβ3 受体拮抗剂中拮抗活性较高的化合物为样本，构建 αvβ3 受体拮抗剂药效团模型设计相应的化合物，并利用所得的药效团模型进行虚拟筛选和类药性分析，对设计的化合物进行体外抗肿瘤活性实验，结果表明，设计的化合物对 ECV304 和Hela 细胞均具有一定的作用。
一、药效团模型构建选择30个文献报道的活性较好，不同结构类型的α vβ3受体拮抗剂（ IC50值在1.5 nmol•L -1以下）作为训练集元素根据结构类型不同，将训练集中化合物按照中间连接部分（如烷基酰胺、哌嗪、哌啶和γ-内酰胺等）不同分为相应的子集等利用计算机辅助药物设计系统的CATALYST软件，构建出相应的 αvβ3受体拮抗剂的药效团模型其中的优化模型含一个芳环中心（RA）, 一个可阴离子化部位（NI），两个疏水作用基（ HP），其相关系数与权重值数等分别为：RMS=0.73, Correl=0.90, Weight=1.17, Config=14.00检验表明，构建的药效团模型具有较好的活性预测能力，可用来指导α vβ3受体选择性拮抗剂的设计与筛选 a b图 1 药效团模型 1(a)及其与化合物 B-3 的叠合图(b)二、设计与合成利用构建的药效团模型，在 MDDR 数据库中搜索符合模型的化合物，参照作用于整合素 αvβ3 受体的信号分子 RGD 三肽的基本结构，以合成的现实性与合理性为依据，对搜索得到的化合物进行结构修饰，设计了多种不同结构类型的化合物。
对设计的化合物利用药效团模型进行虚拟活性预测，最后从中筛选出八个目标化合物(图 2)HOHNNH NHNH2OONH2 NHR2R1R2 NHOCON OHOC R2R1R2HOCONSI IRGDa. R1= R2=H; b.R1 =-OCH3,R2 =H; C.R1 =H,R2 =-OCH3; R1= -Br,R2 =H图 2 RGD 及设计的新化合物类药性分析结果表明，设计的新型化合物符合利平斯基规则，初步显示无明显口服生物利用度或代谢分布差问题无致癌性，膜刺激性，致敏性，免疫毒性和神经毒性，除了化合物 II 中个别化合物具有一定致突变性外，较安全化合物的合成路线如下所示（图 3）：R2R1R2HOCONSCO2H525Ob,c COHd ONH HCONaOHR2R1R2 R21R2 R21R2 R21R21 2 3R2R1R2e4O SNNH2f,g hIa～Id Ia～Ida R1=2Hb OC3; R2=Hc 1=; 2OC3d RBr; =图 3. 合成反应路线 (a) 乙酰乙酸乙酯，哌啶，95% 乙醇，20℃~50℃；(b) KOH，回流；(c)HCl；(d) 乙酸酐，回流；(e) 3，丙酮，室温；(f) 硫脲，碘，微波辐射；(g) 乙醚，浓氨水；(h) 3，丙酮，回流三、实验熔点由 X-5 型显微熔点测定仪测定，温度未校正。
UV：紫外光谱仪：756PC Spectrum(上海光谱仪器有限公司 )；IR：Spectrum One 傅立叶红外光谱仪测定1H-NMR， 13C-NMR：均采用 Parian Mercury VX-300 型核磁共振仪 3.1 中间体的合成3.1.1 2，4-二乙酰基-3-芳香基戊二酸二乙酯(1a～1d) 的合成 搅拌下缓慢将 4.0ml 六氢吡啶滴加到将 0.1mol 芳香醛，26.0ml 乙酰乙酸乙酯(0.2mol)，100 ml95%乙醇的混合溶液中，滴加完后缓慢升温，当反应瓶中出现固体后停止加热，继续搅拌两小时减压过滤，滤饼用 95%乙醇洗涤（20ml× 3），得白色固状物粗产物用 95%酒精重结晶，得白色针状结晶，即为 2，4-二乙酰基 -3-芳香基戊二酸二乙酯 [5](1a~1d)1a，产率：91.0%， mp.155.4-156.5℃；1b ，产率：93.9% ，mp.148.2-151.5 ℃；1c，产率：96.8%， mp.148.7-149.3℃；1d ，产率：93.9% ，mp.145.7-148.2 ℃；3.1.2 2,3-芳香基戊二酸(2a～2d)的合成 在 55℃搅拌条件下，将 0.05mol 2，4-二乙酰基-3-芳香基戊二酸二乙酯(1a~1d)，分批加入到 50ml 浓度约为 50%的 KOH 溶液中，加完后加热回流半小时后若反应体系为浊液，则加入少量水至反应体系澄清。
回流 1 小时，停止加热，冷却至室温后用浓盐酸将反应液调至 PH=2，冷却过滤所得固体，用水洗滤饼至洗液 PH=5-6 后，用蒸馏水重结晶，干燥，得白色晶体，即 3-芳香基戊二酸(2a ～2d)2a，产率：83.8%，mp.179.0-181.4℃；2b，产率：85.2%，mp.181.5-182.9℃；2c，产率：89.0%， mp.185.1-187.6℃；2d ，产率：85.3% ，mp.190.1-191.9 ℃；3.1.3 3-芳香基环戊二酸酐(3a～3d)的合成 将 0.03mol 3-芳香基戊二酸(2a～2d) 与10ml 乙酸酐混合，搅拌下加热回流 8 小时，冷却至室温，过滤析出的固体，用乙醚洗涤（10ml×3），所得粗品，用丙酮 /石油醚混合液重结晶，干燥得白色晶体，即 3-芳香基环戊二酸酐 [6](3a～3d)3a，产率：69.2% ，mp.105.4-107.9 ℃；3b，产率：72.4%， mp.143.3.0-144.8℃； 3c，产率：75.0%，mp.115.4-117.9℃；3d，产率：63.4%， mp.161.5-163.8℃；3.1.4 4-苯基噻唑-2-胺(4)的合成 称取 7.6 克硫脲(0.1mol)， 12.7 克碘(0.05mol)，研细后加入 250ml 单口瓶中。
装上微波反应装置，粉末搅拌均匀后加入 5.2ml 苯乙酮(0.05mol)P=160W， 1min；而后 P=80W，5 min反应体系稍冷后加入 50ml 乙醚搅拌 10 min，析出黄色沉淀抽滤，用 20ml 乙醚洗涤滤饼至黄色抽干后弃去滤液，滤饼投入200ml 的 80℃热水中固体立即溶解，趁热过滤弃去沉淀，在滤液中滴加浓氨水至pH=8，产生白色絮状沉淀冷却后抽滤，20 ml 蒸馏水洗滤饼两次， 95%乙醇重结晶，干燥后得浅黄色针状结晶 8.7 克，即 4-苯基噻唑-2- 胺 [7](4)，产率为 49.4%，熔点：147.7~150.0℃3.2 目标化合物的合成3.2.1 目标化合物(Ia～Id)的合成 将 0.01mol 3-芳香基环戊二酸酐(3a～3d) 溶于30ml 丙酮后滴加到 15ml 含有 1.8 克 N-苄基哌嗪(0.01mol) 的丙酮溶液滴加完毕后继续搅拌两小时过滤，白色固体用丙酮（10m l×3）洗涤，用 95%乙醇重结晶，真空干燥，得目标化合物(I a～Id)5-(4-苄基哌嗪基) -3- 苯基-5- 氧代戊酸 [5-（4-benzylpiperazin-1-yl）-5-oxo-3- phenylpentanoic acid ,Ia ]，白色晶体，产率 68.2%；mp. 172.9~174.6℃；UV(0.001mol/L NaOH 水溶液， λ/nm)：277.00(VW，B 带，π→π *跃迁)， 211.03(VS，E 1 带，π→π *跃迁)；IR(KBr，σ/cm -1)：3440.23(ν O-H)， 3036.56 (ν =C-H)， 2955.82 (ν C-H)， 1690.96，1629.50 (ν C=O)，1461.60，1518.73 (ν C=C，苯环骨架振动)， 749.05，705.99 (δ =C-H，苯环单取代) ； 1H-NMR (300MHz ，NaOH，D 2O ) δ/ppm：7.205～7.147(2H ，H-20，H-22，m)，7.135～7.001(2H ，H-9 ，H-13，m)，7.098～6.999(3H，H-10，H-11，H-12，m)， 6.925，6.912(2H ，H-19 ， H-23，d)， 6.738，6.724(H-21， d)， 3.495～3.582(H-17，m)，3.229～3.156(2H ，H-3b ，H-5b，m)，3.112～3.135(2H，H-7，m)， 3.076～2.856(2H ，H-3a，H-5a，m) ， 2.579～2.501(1H，H-16b，q)，2.424～2.3043(3H，H-6b，H-2b ，H-16a ，m) ，2.090～2.023(2H ，H-2a，H-6a，dd)，1.767～1.520(1H，H-24b ，d)，1.128～0.886(1H，H-24a，d) ； 13C-NMR (300MHz ，NaOH，D 2O)δ/ppm：180.464(C-25)，172.538(C-14)，142.772(C-18)，135.939(C-8)，135.473(C-20，C-22)， 131.583(C-19，C-23)， 129.95(C-9，C-13)， 128.858(C-10，C-12)， 128.508(C-11)， 127.707(C-21)，62.100(C-7)，55.282(C-2，C-6)，41.193(C-24)，40.450(C-16)， 40.158(C-17)，38.993(C-3)，38.235(C-5)5-(4-苄基哌嗪基) -3-(4-甲氧基苯基 )-5-氧代戊酸（Ib ，5-(4-benzylpiperazin-1-yl。