骨关节炎（Osteoarthritis,OA）是最常见的退行性骨关节疾病,发病率高且易致残,给社会和个人带来巨大经济压力。2018年,骨关节炎被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration,FDA）正式认定为“医疗需求未被满足的严重疾病”。骨关节炎影响关节和关节周围组织——软骨、软骨下骨和滑膜等,最普遍的症状是疼痛,与炎症相关。破骨细胞介导的骨吸收和成骨细胞介导的骨形成失衡导致骨关节炎中的骨破坏。炎性细胞因子,如白细胞介素-1、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α,通过扩增破骨细胞前体细胞的数量和上调核因子-κB受体激活剂配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）的表达,刺激破骨细胞分化,介导骨关节炎发展的侵蚀过程。目前针对骨关节炎主要采用保守治疗,现有药物以缓解疼痛为主,疗效有限且常伴各种副作用。骨关节炎治疗药物市场前景广阔,开发具有较少全身不良反应和有效疗效的新型骨关节炎治疗药物一直是研究热点,但进展不大。“一药多靶”策略对于研发骨关节炎这类复杂疾病的治疗药物意义重大,天然产物是药物发现的重要源泉,其独特的骨架和多靶点优势一直强力吸引着药物化学家对其进行改造和优化。五环三萜属于异戊二烯的次生代谢衍生物,以皂苷或苷元的游离形式广泛分布于自然界,显示出多种治疗效果。其中,白桦脂酸（betulinic acid,BA）是天然的羽扇豆烷型五环三萜化合物,白桦脂酸及其衍生物具有多种生物活性,包括抗病毒、抗菌、抗疟疾、抗癌、抗炎、驱虫、抗流感和抗氧化等特性。现有研究发现,C-2和C-3位置引入吡唑环稠合的白桦脂酸衍生物,可以显著抑制破骨细胞生成并具有一定的抗炎活性,给本论文的结构改造工作提供了线索。本论文从吡唑并白桦脂酸化合物出发,分别针对其羧酸位点、吡唑位点、异丙烯基位点进行改造,设计合成了152个结构新颖的白桦脂酸衍生物,探索了其体外破骨细胞分化抑制活性和炎症因子生成抑制活性以及细胞毒性,同时初步研究了其构效关系,指导化合物的进一步优化。首先,体外活性测试结果显示,在羧酸位点改造的衍生物中,多个胺类化合物和脲类化合物破骨细胞分化抑制活性明显优于白桦脂酸;在吡唑位点改造化合物中,长链烷烃或含氮原子饱和杂环的引入使得化合物的炎症因子抑制活性上升;在异丙烯基位点改造化合物中,保留双键且C-30位引入柔性侧链或饱和环烷烃有助于提高化合物的炎症因子抑制活性。其中优选化合物G46显示出对破骨细胞分化的有效抑制,同时对RAW264.7细胞分泌的白细胞介素-1β表现出强烈的抑制活性。实验证实,化合物G46干预了关键因子核因子-κB抑制剂α/核因子-κB和p38信号转导的激活,并阻止了破骨细胞关键生成调节因子活化T细胞胞质核因子1（nuclear factor of activated Tcell cytoplasmic 1,NFATc1）及其靶基因的后续诱导激活。在碘乙酸钠诱导的大鼠骨关节炎经典模型中,用G46治疗取得了较好的效果,包括减轻疼痛、改善软骨损伤和软骨下骨变化等,且治疗结果呈剂量依赖性,为小分子抗骨关节炎药物的研发提供了先导化合物。本论文初步验证了白桦脂酸衍生物对骨关节炎的治疗活性,后续研究仍在进行中。当前并无改善疾病的骨关节炎药物（disease-modifying osteoarthritis drugs,DMOADs）上市,本论文的研究可能为开发骨关节炎治疗的DMOADs提供一种新策略。