有机含硒化合物具有活性高、毒性低、生物体相容性好等优点,因而受到科技工作者的广泛关注。本论文通过比较富硒大蒜中主要有机含硒、含硫化合物的抗氧化活性,推断富硒大蒜可能具有比普通大蒜更强的生物活性;通过二硒醚化合物结构与生物活性的构效关系研究,阐明了极化率是影响该类化合物生物活性的重要因素;通过优化合成方法,获得了三个系列的有机含硒化合物,新化合物超过20个,其中V-7、VI-8两个化合物具有显著的抗肿瘤活性,并揭示了可能的机制。本研究有助于加强对天然有机硒化合物生物活性的认识,同时亦为高选择性诱导肿瘤细胞凋亡诊疗试剂的开发提供新的选择。1)研究并比较了大蒜新素、大蒜素、硒代大蒜新素对DPPH自由基的清除能力,发现抗氧化能力:大蒜素>硒代大蒜新素>大蒜新素。采用密度泛函B3LYP方法在6-311+G(d,p)基组下,计算了硒代大蒜新素、大蒜新素的离解焓、电离势以及电子亲合势。发现硒代大蒜新素的C-H离解焓、电离势均小于大蒜新素,而电子亲和势则略大于后者,说明无论从抽氢或是电子转移机理考量,硒代大蒜新素清除自由基的能力均要强于大蒜新素。采用B3LYP/6-311+G(d,P)基组计算了硒代大蒜素、大蒜素反应物、过渡态和产物的能量,得到大蒜素的分解能垒为67.0 k J/mol,而硒代大蒜素为63.0 k J/mol,说明硒代大蒜素比大蒜素更易分解,以此解释了硒代大蒜素难以分离得到的原因。2)合成了6个二硒醚类化合物,其中2个为未见文献报道的新化合物。通过MTT法初步研究了它们对人肝癌细胞Hep G2、人宫颈癌细胞He La及人正常肝细胞L02的增殖抑制作用,得出化合物III-2对肿瘤细胞的抑制活性最好,尤其是对He La细胞的IC50值为2.9μg/m L,表现出较好的应用潜力。采用B3LYP/6-311G*(d)基组,计算6个化合物主要原子的电荷、静电势、前线轨道、偶极矩、极化率等参数,明确了分子中的硒原子对于化合物性质所呈现出的核心作用;通过相关性分析,得出该类化合物的极化率与抗肿瘤活性成线性相关,并得到其线性方程,为进一步优化该类分子结构提供了理论依据。3)针对目前苯并硒唑类衍生物合成过程繁琐、催化剂难以回收利用等问题,本文制备了经济实用的炭负载纳米铜催化剂,采用一锅法合成了16个苯并硒唑类化合物,其中6个为新化合物。以吗啡啉与邻溴异硒氰酸酯为模板,系统地探讨了反应温度、时间、溶剂、碱等对反应的影响,优化了反应条件。考察了活性炭负载纳米铜催化剂的制备条件,获得了最佳的制备工艺。采用SEM、XRD表征了催化剂的结构和组成,发现真正的活性成分是Cu+离子,为该类催化剂的制备与优化提供了理论依据。4)设计、合成了7个硒唑吡啶类衍生物,其中6个化合物为首次合成。采用MTT法筛选了它们对人肝癌细胞Hep G2、人乳腺癌细胞MCF-7及人正常肝细胞L02的增殖抑制作用,其中化合物V-7对MCF-7细胞增殖的抑制能力最强,并对人正常肝细胞L02表现出低毒性,说明V-7具有良好的选择性。流式细胞术结果显示,化合物V-7可以引起MCF-7细胞中Sub-G1峰细胞百分数呈剂量效应增加,而S期细胞百分数无明显变化,说明化合物V-7是通过诱导细胞凋亡来抑制MCF-7细胞增殖的。DHE荧光强度检测肿瘤细胞内ROS含量的变化,表明化合物V-7能够作为一种自由基清除剂来清除细胞内的ROS而诱导细胞凋亡。化合物V-7具有进一步优化,发展成为治疗肿瘤药剂的潜力。5)设计、合成了一类结构新颖的亚甲基异硒脲衍生物(化合物VI-1-VI-8)。利用MTT法筛选了它们对5种细胞(人宫颈癌细胞He La、Caski、Si Ha,恶性黑色素毒瘤细胞A375及人正常肝细胞L02)的增殖抑制作用,得出化合物VI-8对肿瘤细胞的抑制活性最好,尤其是对He La细胞的IC50值为2.4μM。化合物VI-8的亲油性最好,并且具有最好细胞的吸收效率,且靶向目标为溶酶体。应用胞吞抑制剂确定了化合物VI-8是受Dynasore介导的脂筏胞吞作用进入He La细胞的。深入研究证实化合物VI-8通过促使线粒体断裂而导致肿瘤细胞凋亡,经westernbolting实验证实VI-8诱导肿瘤细胞凋亡是通过磷酸化通路来完成的。该研究为亚甲基异硒脲衍生物的合成、高选择性地抗肿瘤的诊疗试剂的开发提供了理论基础和应用选择。