组蛋白去乙酰化酶和组蛋白乙酰转移酶在基因表达和染色体形成等方面起着重要的调节作用。研究表明，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的异常导致组蛋白乙酰化水平的异常，这与癌症的发生和发展有密切的关系。组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）能够抑制HDAC去乙酰化活性，诱导组蛋白乙酰化，从而阻滞肿瘤细胞生长、诱导细胞分化和凋亡。因此，以组蛋白去乙酰化酶为靶点，设计合成抗肿瘤药物具有广阔的前景。在临床前研究中，已发现很多种类的HDACi具有很强的抗癌活性和肿瘤特异性。另外在早期临床试验中有些HDACi显示出对血液系统恶性肿瘤治疗的潜力，诸如皮肤T-细胞淋巴瘤,骨髓增生异常综合症和弥漫性B细胞淋巴瘤等等。辛二酰苯胺异羟肟酸（Subereyl anlide hydroxamicacid, SAHA）是第一个上市的用于治疗癌症的HDACi。本课题组以前利用“点击化学”设计合成了一系列新型的HDACi，经体外酶活测试，筛选出与SAHA(IC₅₀=67nM)活性相当的先导化合物NSC746457(IC₅₀=104nM)。本课题将传统的药物设计和计算机辅助药物设计相结合，以简化衍生物的合成方法和提高化合物的成药性为目标，对先导化合物NSC746457进行两轮结构优化。第一轮优化基于HDAC2-TSA的晶体结构对NSC746457进行优化。将NSC746457对接到HDAC2的活性区域，通过对比HDAC2-TSA晶体结构和HDAC2-NSC746457对接结构，表明位于帽子结合域一侧的疏水性氨基酸残基Phe210可与TSA的甲基之间存在疏水作用，而NSC746457与HDAC2的Phe210之间却没有此疏水作用。因此，在NSC746457的亚甲基上引入不同疏水性取代基，以期增加与Phe210的疏水性作用，从而增强化合物抑制HDACs的活性。共合成了16个化合物，通过体外酶活测试筛选出两个活性较好的化合物：异丙基取代物(IC₅₀=22nM)和叔丁基取代物(IC₅₀=18nM)。第二轮先导化合物的优化包括用2-取代的苯并杂环取代先导化合物NSC746457中的反式-苯乙烯结构和在亚甲基上引入取代基，同时对最佳活性化合物进行了手性合成，共合成了14个化合物。通过体外酶活测试和细胞活性测试，筛选出手性先导化合物（E）-3-（1-（（S）-1-（苯并噁唑-2-基）-2-甲基丙基）-1H-1,2,3-三氮唑-4-基）羟基丙烯酰胺（12, NK-HDAC-1），其活性比SAHA好一个数量级，对HDACs的抑制活性为IC₅₀=7nM，对56个癌细胞的抑制活性介于10⁵40nM之间。体外安全测试表明NK-HDAC-1对正常乳腺细胞MCF-10A的毒性远远小于对乳腺癌细胞的毒性。其物理化学性质（logD，溶解度）和体外ADME（包括肝微粒体稳定性、血浆稳定性、渗透性和CYP-3A4抑制）表明NK-HDAC-1的生物利用度可能比SAHA更好。