JAK-STAT(Janus kinase-signal transducer and activator of transcription)主要由细胞因子、跨膜受体、JAK激酶以及信号转导激活因子四部分组成。许多重要的细胞因子包括白介素、干扰素、粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子、红细胞生成素以及促血小板生成素都通过该信号通路传导信号,JAK激酶是该信号通路中关键的一类蛋白,属于非受体酪氨酸激酶,是治疗自身免疫性疾病和部分血液性疾病的靶点。本课题参考现有JAK激酶抑制剂如托法替尼、鲁索替尼、巴瑞替尼和培非替尼等分子特征,深入分析它们和JAK激酶的复合物晶体结构,设计新的具有潜在JAK激酶抑制活性的化合物,并且对这些化合物进行了合成,激酶活性测试显示部分化合物已经具备微摩尔级别的JAK抑制活性。首先,通过分析JAK抑制剂托法替尼与JAK激酶的复合物晶体结构,设计合成系列化合物,包括:(R)-N-(吡咯烷-3-基)-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、(S)-N-(吡咯烷-3-基)-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、(1r,4r)-N1-(7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-基)环己烷-1,4-二胺、(1r,4s)-N1-(7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-基)环己烷-1,4-二胺和它们的衍生物。在合成过程中,选用4-氯吡咯[2,3-d]嘧啶作为反应起始底物,对甲苯磺酰氯(TsCl)对其保护,单因素优化实验结果显示,当反应物投料摩尔比(4-氯吡咯[2,3-d]嘧啶:TsCl)为1:1.4,室温条件,时间2 h,氢氧化钠调节反应体系的酸碱平衡,合成产物的产率高达93%,提纯之后高效液相色谱法测纯度为94%,然后再与R-(+)-1-Boc-3-氨基吡咯烷、S-(+)-1-Boc-3-氨基吡咯烷、反式-(4-氨基环己基)氨基甲酸和1-N-Boc-顺式-1,4-环己二胺发生偶连反应,单因素优化实验结果显示,当反应物(A-Ts:亲核试剂)摩尔比为1.1:1,溶剂为DMF,90℃反应5 h,产物(R)-N-(吡咯烷-3-基)-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺的产率高达93%,最后通过脱Boc(t-butoxycarbonyl)和Ts(p-toluenesulfony l)得到对应的化合物。激酶活性测试结果显示四种化合物在1 mMATP存在的情况下的IC50分别为1404 nM、1454 nM、4182 nM、1011 nM。其次,参照Peficitinib的分子特性及其与JAK激酶复合晶体结构,进行小分子抑制剂N-((3s,5s,7s)-金刚烷-1-基)-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺的设计,该分子的结构特征在于既可以与JAK激酶的铰链区域形成氢键,又利用金刚烷基团巨大的体积占据激酶活性中心的空腔的空间,从而与JAK激酶结合。在合成方面,1-金刚烷胺与Ts保护的4-氯吡咯[2,3-d]嘧啶发生取代反应,单因素优化实验结果显示,该反应的最佳溶剂为DMF,反应物(A-Ts:1-金刚烷胺)摩尔比为1.1:1,提纯之后纯度为95%,核磁共振氢谱对设计的小分子结构进行了验证,下一步将对其JAK激酶抑制剂活性以及与JAK激酶的构效关系进行研究。最后,对现有JAK激酶抑制剂的特征进行归纳,发现大部分现有JAK抑制剂有一个共同特点就是与JAK激酶的铰链区形成氢键,一个疏水基团与JAK激酶的活性中心的疏水空腔相互作用,根据上述特征,本研究设计了一系列吡咯[2,3-d]并嘧啶的小分子衍生物,包括N-苯基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、N-苄基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、N1-(7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-基)苯-1,4-二胺、N1-(7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-基)苯-1,3-二胺、N-甲基-N-苯基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、N-乙基-N-苯基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺、N-苄基-N-甲基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺和N-苄基-N-乙基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺,除了潜在的结合JAK激酶的能力外,这些衍生物还具备相对分子质量小、易于合成、易于衍射等特征,将被用于基于化合物片段的JAK抑制剂的筛选。合成方面,首先通过苯胺、苄胺、对苯二胺和间苯二胺与Ts保护的4-氯-吡咯[2,3-d]嘧啶反应,然后用碘甲烷和碘乙烷对其结构修饰,最终得到产物产率均高达到90%。