一、课题背景
吩嗪是一类天然或合成的含氮杂环化合物，自1959年被发现具有明显的抗癌活性，但与之相关的的分子靶点研究稍显滞后。CPUL1是吩嗪的一种衍生物，有研究报道这一吩嗪类似物(CPUL1)具有很好的抗癌活性，并已通过酶学、免疫学和分子生物学实验发现硫氧还蛋白还原酶I (TrxR1)即为CPUL1的作用靶点。［1］
硫氧还蛋白还原酶(TrxR)是属于吡啶核苷酸-二硫化物氧化还原酶家族的二聚黄素蛋白，存在于不同类型的癌细胞细胞质中,在癌细胞中起重要作用,参与调节细胞增殖和生存的许多细胞信号通路。［3］TrxR的过度表达对维持癌细胞的表型至关重要，有新的证据表明TrxR1在细胞氧化还原信号网络中的生理和病理意义，该网络几乎涉及细胞功能的所有方面，如分化、增殖和死亡。
哺乳动物TrxRs是一类独特的大型硒蛋白(分子量为114000道顿或更大)，在其C端序列-gly-cys-sec-gly中含有独特的催化活性硒醇/硒烯酰硫化物。而哺乳动物细胞中的Trxs是分子量为12000道尔顿的蛋白，在活性位点含有一对半胱氨酸残基(-cgpc-)，因此Trxs是主要的二硫键还原酶，负责维持胞浆蛋白的还原状态。TrxR是目前唯一已知的催化氧化Trx还原的生理酶。Trx系统在大多数肿瘤中经常过度表达，与正常组织相比，癌细胞中的TrxR水平通常会增加10倍甚至更多，且癌症扩散似乎严重依赖于活性Trx系统，这使其成为抗癌药物研究的潜在靶点。CPUL1能作为硫氧还蛋白还原酶(TrxR)的抑制剂，使Trx1的还原状态不能维持，从而产生过多的活性氧(reactive oxygen species, ROS)，使细胞内部的氧化还原环境改变，从而致使癌细胞凋亡，达到抗癌的效果。因此，TrxR1小分子抑制剂的发现对抗癌药物研究具有重要意义。
吩嗪类似物即CPUL1，在体内对小鼠肝癌细胞系(H22–H8d)实验和体外对人肝癌细胞系(Hep G2)实验中显示出抗肿瘤活性，可作为双重拓扑异构酶I和II抑制剂和凋亡激活剂。随着对化合物CPUL1的详细抗肿瘤分子机制的持续研究，该化合物被发现主要分布在Hep G2细胞血浆中，而不是胞质中。［2］这种现象与典型的拓扑异构酶I/II抑制剂阿霉素和10-羟基喜树碱等不同，它们通过激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)扫描显示位于癌细胞系的细胞核中。［4］因此，本课题将基于CPUL1的结构，对其进行分子修饰，以增强其对TrxR的靶向性和生物活性。
- 要解决的问题
旨在以CPUL1为原料，对其结构进行再设计，拟合成一到两种Trxr1抑制剂，提高抗肿瘤活性和靶向性，探索规划的合成路线可行性。力求解决实验过程中在提取时发生乳化、产物结晶不出、混合物难以分开、合成目标化合物的产率低等问题，得到尽可能纯度高、活性好的产物。
- 可行性分析
CPUL1是一种吩嗪衍生物，可以邻苯二胺作为起始原料通过两步反应完成，操作简单且产率较高。有文献证明物质结构骨架上的不饱和酮基序可作为Michael加成受体，与硫氧还蛋白还原酶(TrxR)内的活性基团结合，达到抑制的效用。本文研究拟以马来酸酐与不同种类的仲胺反应，再与CPUL1结合，在原来结构的基础上添加一个alpha;，beta;-不饱和酮和酰胺。［2］
构效关系研究表明，alpha;，beta;-不饱和酮是使物质与硫醇和硒醇发生迈克尔加成反应的必需基团，其可与硒代半胱氨酸498(U)残基发生加成反应，而硒代半胱氨酸498(U)残基存在于TrxR的氧化还原中心，导致酶抑制，提高了CPUL1的抗肿瘤活性。［2］因此，化合物CPUL1作为一种新的TrxR抑制剂，是一种有前途的癌症干预候选药物。CPUL1衍生物的合成方法主要采用了文献中方法进行酰化反应，如下图。
