热休克蛋白90(HSP90)是重要的抗肿瘤靶标。HSP90作为分子伴侣与其他辅助分子伴侣形成复合体,并与细胞内的客户蛋白结合在一起,促进这些蛋白进行适当装配、折叠,从而达到其活性构象并增加其稳定性。在非小细胞肺癌、乳腺癌、胃癌、慢性骨髓性白血病、前列腺癌及表皮样癌等多种癌症中突变的或者过表达的HER2、EGFR、AKT、p53、BCR-ABL和Raf等都是HSP90的客户蛋白。而这些蛋白多涉及癌症的发生、增殖、转移和血管生成等过程,与癌细胞的侵袭密切相关。因此,开发新型高效的HSP90抑制剂用于癌症治疗是一种重要的途径。HSP90抑制剂始于对天然产物抑制剂的研究,如中药苦楝皮中所含苦味成分葛杜宁(萜类)、雷公藤根中所含南蛇藤醇(三萜类)、绿茶中的没食子儿茶素没食子酸酯(黄酮类);天然产物Derrubone(异黄酮类)、新生霉素(香豆素类)格尔德霉素等。由于抗癌作用弱、稳定性差、细胞毒性大等缺点限制了它们的进一步研究。随后,在天然产物抑制剂的基础上开发了第一代HSP90抑制剂,但临床研究发现它们仍存在一定毒副作用,如：肝毒性、心脏毒性。对于第二代HSP90已经有超过9个合成小分子抑制剂进入临床研究。许多二代HSP90抑制表现出可逆的毒性特征。尽管在临床前表现出强有力的抗肿瘤活性,由于药物的耐药性和肿瘤的演变、无效的剂量、缺少一个敏感的客户蛋白或者缺乏持续的抑制等原因致使单一HSP90抑制剂未能在临床试验中展现出有效性。到目前还未有一个HSP90抑制剂得到FDA的批准,研究开发新型、高效、低毒的HSP90抑制剂具有非常重要的意义。本课题在佛山市政府科技创新项目(2013HK100012)、广州市科技计划项目(2014J4100222)及国家自然科学基金(21402205)的支持下,进行新型HSP90抑制剂的开发研究。本论文共分为四章。第一章为前沿进展。首先介绍了人休克蛋白90(H SP90)的生物学性质。然后重点介绍了HSP90抑制剂的研究进展：1)天然产物的HSP90抑制剂;2)进入临床的HSP90抑制剂；3)以异恶唑为母核的HSP90抑制剂。最后阐明本课题的立题依据。第二章进行了新型HSP90抑制的设计。以NVP-AUY922为先导化合物,将天然产物的HSP90抑制剂结构中C6-C3骨架,进入临床Ⅱ期的Luminespib (NVP-AUY922)的结构与HSP90蛋白共晶结合情况相结合,通过计算机模拟技术分析该化合物的各药效基团,然后根据已报道的以异恶唑为骨架的HSP90小分子抑制剂的活性数据,归纳出药效团的结构特征,再根据药效团的特征设计出新的骨架结构：1)以分子量少52、π-π效应更强的炔基取代苯基得到4-炔基取代-5-芳基异恶唑-3-甲酰胺类；2)以芳香性的三氮唑环取代苯基得到4-三氮唑取代-5-芳基异恶唑-3-甲酰胺。将设计出的新型HSP90抑制剂的结构分段切割,进行逆合成分析,最后设计出经济可行的有机合成路线。第三章研究了目标化合物的有机合成过程。本课题的有机合成实验以市场易得、价格低廉的2,4-二羟基苯乙酮为起始原料,经过酚羟基的苄基保护反应(产率79%)、Witting反应(产率79%)、烯烃的钯碳催化氢气还原反应(产率80%)、傅—克酰基化反应(产率99.4%)、酚羟基的苄基保护反应(产率81%)、Aldol缩合(产率96%)、羟胺关环(产率83%)、酯的胺解(产率96%)及卤代(产率70%)反应得到关键中间体5-(2,4-二苯甲氧基-5-异丙基)-N-乙基-4-碘代异恶唑-3-甲酰胺。然后以关键中间体为底物：经过Suzuki合成、还原胺化合成、脱苄基保护合成等有机反应得到4-苯基取代-5-芳基-N-乙基异恶唑-3-甲酰胺类新型HSP90抑制剂2个：经过Sonogashira合成、脱苄基保护合成等反应得到4-炔基取代-5-芳基-N-乙基异恶唑-3-甲酰胺类新型HSP90抑制剂38个；经过Sonogashira合成、Clink合成、胺基取代、脱苄基保护等反应得到4-三氮唑取代-5-芳基-N-乙基异恶唑-3-甲酰胺类新型HSP90抑制剂12个。所有新化学实体都经过1H NMR (400MHz、500MHZ)、 13C NMR (100MHz、125MHz)和MS(ESI-APCI)的确证。第四章测试所得新化学前体的生物活性并分析其构效关系。采用荧光偏振法测定了新化学实体与HSP90的两种亚型HSP91α、HSP90β的结合能力,并在此基础上讨论了新化学实体的构效关系；同时采用MTT法测定了新化学实体对人肺癌细胞系(A549)、人乳腺癌细胞系(MCF-7)、慢性骨髓性白血病细胞系(K562)、前列腺癌细胞系(DU145)及试验用表皮癌细胞系(Hela)的抗增殖活性。结果显示：除异恶唑开环产物(化合物1)无生物活性外,其余新化学实体都具有HSP90酶活性以及对相关癌细胞的抗增殖活性,尤其是4-苯基取代异恶唑衍生物(化合物2)的生物活性达到纳摩尔级别。本课题为新型HSP90抑制剂的研究提供了理论依据,为未来C-4位取代异恶唑类新型HSP90抑制剂的工艺研究及新药的开发奠定了实验基础。创新点：(1)将天然产物基本骨架与合成药物骨架相结合,利用计算机模拟技术进行设计,通过经济可行的合成方法得到了两类新型的具有自主知识产权的HSP90抑制剂的化学前体：4-炔基取代-5-芳基-N-乙基异恶唑-3-甲酰胺、4-三氮唑取代-5-芳基-N-乙基异恶唑-3-甲酰胺。为新型HSP90抑制剂的研究提供了新思路,为C-4位取代异恶唑类HSP90抑制剂的工业化生产提供了实验依据。(2)采用荧光偏振法评价所得化学前体同时对HSP90α和HSP90β两种酶的活性,并对所得化学前体进行构效分析,为研究开发具有对HSP90α和HSP90β均具有良好酶活性的HSP90抑制剂提供了理论依据和现实价值。(3)采用MTT法评价所得化学前体对人肺癌细胞系A549、人乳腺癌细胞系MCF-7、慢性骨髓性白血病细胞系K562、前列腺癌细胞系DU145及试验用增殖表皮癌细胞系Hela的抗增殖活性,为研究开发广谱性抗癌新药奠定基础。