1.手性亚砜类GPR40激动剂的设计、合成及活性研究研究背景糖尿病是影响人类健康的重大代谢性疾病,其中二型糖尿病占90%以上。GPR40近年来被发现是治疗二型糖尿病的新型靶点。根据该靶点的作用机制,人们发现其促胰岛素分泌作用是葡萄糖依赖性的。因此GPR40激动剂作为降糖药物可以避免传统降糖药物(如磺胺类)容易引起低血糖的副作用,降低低血糖风险。GPR40已经成为近年来降糖药物研究中的热门靶标。目标化合物的设计、合成、活性筛选近年来,大量GPR40激动剂被发现并报道,多个具有开发价值的小分子处于药物研发的不同阶段。TAK-875虽然因为肝毒性而停止了临床试验,但是它仍然是到现在为止唯一一个进入到三期临床试验的、口服有效的GPR40激动剂。本课题对TAK-875进行结构改造,根据生物电子等排原理,将TAK-875的砜基团转换成亚砜基团,以较小的结构变化来保持化合物原有的生物活性。此外,同系物中亚砜类化合物的极性通常要大于砜类化合物。因此,TAK-875的亚砜类似物的水溶性会得到提高,在理论上降低脂毒性,同时药物代谢动力学性质会得到改善,进而提高化合物的体内活性。结构改造得到的化合物中亚砜基团为手性基团,本课题进一步考察了其不同立体构型对化合物活性的影响。在合成工作中,本课题首先合成了 TAK-875作为对照药物;其次,利用合成对照药物的适当中间体经亲核取代反应、还原反应、Mitsunobu反应、氧化反应、水解反应得到了 TAK-875的亚砜消旋体衍生物(g24);第三,手性制备拆分消旋体亚砜衍生物g24,得到光学纯的差向异构体亚砜产物g25(,S 100.0%de)和g26(R,S,100.0%de)。最后,采用不对称氧化的方法制备了较大量的较高光学纯度的亚砜衍生物。检测了目标化合物的极性和水溶性。通过Ca2+流量分析实验,测定了目标化合物的EC50。建立大鼠糖尿病模型,进行口服糖耐量试验(OGTT)。通过药物代谢动力学试验和体内外肝毒性试验,考察目标化合物的成药性。结果本研究合成的中间体和目标化合物由IR、1H NMR、1C NMR、ESI-MS、HR-MS进行了基本结构确定。测试了化合物的旋光度。化合物的光学纯度由手性分析HPLC确定。根据文献报道和圆二色谱的方法确定了不同目标化合物的立体构型。经Scifinder等文献检索工具检索证实,所有目标化合物均为新型化合物,未见文献报道。目标化合物体外保持了对照药物的活性,g29(主要含有g25)降糖效果优于对照药物。药物代谢动力学实验发现g25(S,S)更容易被吸收,在体内可以长时间保持有效浓度。相比g26(R,S,g25(S,S)更容易代谢成对照药物。在糖尿病大鼠模型中口服给药一个月后,经血生化检测发现,g25(S,S)用药组大鼠的谷丙转氨酶和谷草转氨酶指标比对照药物组要高。通过对HL7702细胞凋亡试验,发现g25(S,S)可引起肝细胞凋亡,且比对照药物的作用要强。结论将TAK-875的砜基转换成亚砜基保留了该类化合物的体外活性,这可由TAK-875与hGPR40的结晶复合物的结合模式解释。而且,亚砜类似物水溶性显著增加。g25(S)在大鼠体内的药效以及药动优于TAK-875,且容易代谢成TAK-875,因此可能具有潜在的肝毒性。该假设在糖尿病大鼠血的生化检测中得到了证实。g25(S,S)可以引起HL7702细胞凋亡,进一步表明其肝毒性。因此,肝毒性是未来GPR40激动剂设计时应当充分考虑的问题。其次,将砜基改造成亚砜基是药物设计中的一把"双刃剑",其生物电子等排体替换对母体药物的成药性具有很大的依赖性。如果母体化合物成药性良好或为上市药物,随之的亚砜衍生物研发成功率较大。如果母体药物研发失败,亚砜衍生物研发就很有可能随之失败。2.手性亚砜类MMP-9抑制剂的设计、合成及活性研究研究背景糖尿病可以引发多种并发症,糖尿病伤口难以愈合就是其中之一,迄今也没有找到有效治疗方法。近年来发现MMP-9在糖尿病伤口中表达升高,抑制MMP-9有利糖尿病伤口的愈合。因此,研发MMP-9的选择性抑制剂将给这类疾病的治疗带来机会。目标化合物的设计、合成、活性筛选根据文献报道,ND-322和ND-364是抑制MMP-9活性较好的两个小分子化合物。但是,这两个化合物都是消旋体。于是分别合成ND-322和ND-364的(R)和(S)对映异构体,以考查环硫乙烷部分不同立体构型对MMP-9抑制活性的影响。ND-364为ND-322的体内N-乙酰化代谢产物,对MMP-9的活性更好,本课题将其砜基改造为亚砜基,考查手性亚砜结构对活性的影响。另外,将苯环上的伯氨基BOC保护,考察该处取代基大小对活性的影响。以光学纯的缩水甘油为手性源起始原料,经氯磺化反应得到的中间体,与苯硫酚反应后,立体结构保持。在Cs2CO2存在的情况下进行成醚反应,同时完成了关环反应;硝基在酸性条件下锌粉还原后,过滤锌粉,溶液调PH至碱性直接BOC保护或乙酰化;之后经氧化,硫代,或脱保护得到目标产物。硫代反应立体构型反转。另外,适当中间体经不对称氧化,得到了不同立体构型的亚砜产物,与硫脲反应得到目标产物。目标化合物体外测试了对MMP-2、MMP-9、APN和HDACs的抑制活性。结果所合成的目标化合物由IR、1HNMR、ESI-MS、HR-MS进行了基本结构确定。测试了化合物的旋光度。化合物的光学纯度由手性分析HPLC确定。根据文献报道和圆二色谱的方法确定了不同目标化合物的立体构型。经Scifinder等文献检索工具检索证实,所有目标化合物均为新型化合物,未见文献报道。化合物na8、nb8、na11和nb11表现出对MMP-2和MMP-9良好的选择性抑制,与参考药物ND-322和ND-364相比,活性得到保留。结论环硫乙烷部分的立体构型对活性几乎没有影响。亚砜改造显著降低了化合物的活性,根据此类化合物独特的结合机理,该部分有强吸电子基团有利于活性提高。与苯胺连接的基团不宜过大,否则因空间位阻的原因而使化合物丧失抑酶活性。这些规律的发现对下一步发现高效选择性的MMP-9抑制剂具有参考价值。