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目的：先导化合物KT53504是一种源于虎杖的新型STAT3信号通路小分子抑制剂。本论文首先设计、合成KT53504系列衍生物并评价其对STAT3信号抑制活性,研究其构效关系(SAR),优化分子结构；然后初步探讨KT53504抑制人肝癌干细胞(Human Liver Cancer Stem Cells, HLCSCs)细胞增殖,自我更新生物活性及其诱导HLCSCs凋亡的作用机理；进一步诠释KT53504作用于STAT3蛋白可能的分子作用模式。方法：(1)综合利用硅胶柱、葡聚糖凝胶柱、制备液相等色谱技术从中药虎杖根茎乙酸乙酯提取物中分离STAT3信号通路抑制剂KT53504；(2)以1,4-萘醌、胡桃醌和2-甲氧基-1,4-萘醌为母核,通过Michael加成等方法修饰合成KT53504系列衍生物；(3)综合利用NMR和MS等波谱学方法表征化合物结构；(4)利用HepG2/STAT3报告基因测试评价系列衍生物对IL-6/STAT3信号通路的抑制活性；(5)利用HLCSCs肿瘤球形成实验评价KT53504对HLCSC增殖和自我更新的抑制活性；(6)利用流式细胞仪检测KT53504对HLCSC细胞凋亡及细胞周期的影响；(7)利用分子对接技术诠释KT53504及其衍生物作用于STAT3蛋白的分子作用模式。结果：(1)从虎杖根茎乙酸乙酯提取物中分离获得了8 mg目标活性成分KT53504,得率约为0.0012%；(2)设计、合成和鉴定了22个衍生物,获得了一个药理活性更强的STAT3信号小分子抑制剂WG81605,其IC50为0.93μM,达到了纳摩尔水平；(3)SAR结果显示：α,p-不饱和酮(α,β-unsaturated ketone)结构是关键的药效基团,C2位合适烷氧取代基对STAT3信号抑制活性有重要影响,引入内酰胺结构则可显著增强对STAT3信号的抑制活性；(4)KT53504能显著抑制体外培养的HLCSCs增殖和自我更新及其肿瘤球形成,呈剂量依赖性,其IC50=2.42μM,同时能显著诱导HLCSCs的凋亡,将细胞阻滞在G2/M期；(5)分子对接结果显示,KT53504能与SH2结构域上残基的骨架原子形成氢键,能与Lys591和Ser636形成氢键,还可与SH2结构域上的Try705残基形成σ-π作用。结论：本实验论文研究了先导物KT53504抑制STAT3信号通路的构效关系,α,β-不饱和酮(α,β-unsaturated ketone)和C2位烷氧取代基是其关键的药效基团,并获得了一个药理活性更强的STAT3小分子抑制剂WG81605;KT53504能剂量依赖性抑制HLCSCs增殖和自我更新及其肿瘤球形成,诱导HLCSCs凋亡,并将细胞阻滞在G2/M期；分子对接结果表明KT53504可与STAT3蛋白SH2结构域上氨基酸残基Lys591和Ser636形成氢键以及与Try705形成σ-π作用。本论文实验结果为进一步研发靶向肿瘤(干)细胞STAT3信号通路的小分子药物奠定了科学基础。