2-烷巯基-3-氯-萘-1,4-二酮的合成及抗肺癌A549活性研究

申报人:刘佳慧 申报日期:2022-06-18

基本情况

2022
2-烷巯基-3-氯-萘-1,4-二酮的合成及抗肺癌A549活性研究 盲选
创新训练项目
工学
生物医学工程类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
2-取代-3-氯-萘-1,4-二酮属于萘醌的3位取代衍生物,具有多种生理活性,如诱导肿瘤细胞凋亡、抗病毒、抗菌等。但因其强大的副作用,止步于临床应用。本项目基于前期2-取代-5,8位甲氧基取代的构效关系,拟合成5,8位未取代,2、3位不同取代基取代的一系列2-取代-3-氯-萘-1,4-二酮,评价抗肺癌A549细胞系的抑制活性,比较讨论2、3、5、8位取代对其活性的影响,筛选抑制活性最佳的化合物,
2-取代-1,4-萘醌衍生物的合成及其抗癌活性构效关系的研究
指导教师对本课题提供部分学术文献和实验设计。
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
刘佳慧 生命科学技术学院 制药工程(化药方向) 2020 负责人
袁欣茹 生命科学技术学院 制药工程(化药方向) 2020 合成及分离
罗佳琪 生命科学技术学院 制药工程(化药方向) 2020 合成及分离
张津铭 生命科学技术学院 制药工程(化药方向) 2019 活性检测

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
申贵男 生命科学技术学院

立项依据

肺癌起于肺部,是肺部细胞癌变后异常增殖形成的瘤体,具有很高并且持续不断增长的发病率和死亡率,是人体与外界进行气体交换的场所,肺癌患者的肺部因瘤体的存在会承受胸闷胸痛,气短呼吸困难、咳血咳痰、压迫性疼痛及神经性疼痛等巨大痛苦。早期的肺癌的症状并不明显,跟常见的肺结核肺炎的临床表现大体相同,对医生的诊断造成迷惑,导致检查不够彻底,再加之患者不能进行定期检査,而癌细胞在体内肆意生长增殖的速度非常快,导致肺癌患者被发现的时候多为进展期或者晚期。进展期及晚期的肺癌十分严重,因为在进展期之后,肺癌细胞极易发生转移,或者正在发生转移,这种特性导致手术切除不能根治肺癌,还有很大的可能导致肺癌细胞转移到其他组织及器官从而形成新的瘤体,如此反复,直接造成肺癌患者的五年生存率不足一成,对人类社会造成极大的灾难。肺癌占近三年中所有癌症发病人数的12.8%,死亡人数高达528.9万,占三年中所有癌症死亡人数的20.3%,且在所有统计的国家中,其发病率在近七十个国家和地区中处在各类癌症首位。我国则是亚洲范围内的“红色区域”,并且双率呈现出惊人的增速,加之我国的人口基数十分庞大,所以直接体现出来的数据就是因肺癌死亡的人数出现惊人的上升。肺癌已成为我国乃至全球病发率极高且预后不良情况最为突出明显,病发时恶性程度高、病情发展速度快且康复效果极差的“癌症杀手”。

2-取代-3---1,4-二酮属于萘醌的3位取代衍生物,以紫草的活性成分紫草为先导化合物,根据其衍生物的设计及合成发现具有多种生理活性,如诱导肿瘤细胞凋亡、抗病毒、抗菌等。但因其强大的副作用,止步于临床应用。本项目基于前期2-取代-5,8位甲氧基取代的构效关系,拟合成5,8位未取代,23位不同取代基取代的一系列2-取代-3---1,4-二酮,评价其抗肝癌细胞的抑制活性,比较讨论2358位取代对其活性的影响,筛选抑制活性最佳的化合物,为后期抗癌药物的研究提供理论基础。

第一部分: 合成一系列2-取代-3---二酮衍生物

 

前期研究内容分析,A环的羟基和B环的羰基互变降低了醌环的亲电性,A环的甲基化可以增加羰的亲电性能。当A环去甲氧基化,B环增加一个强吸电子基团氯时,期待避免A环和B的羰基互变,从而提高抗癌活性。基于此理论,本项目拟合成一系列2-取代-3---1,4-二酮衍生物。


第二部分:体外实验检测萘醌类衍生物的抗癌活性。

通过MTT assay的方法,在不同血清浓度(10%1%)培养细胞的条件下,检测各衍生物对肺癌细胞系A549的增殖抑制及细胞毒性,筛选具有抗癌活性的2-取代-3---二酮衍生物衍生物,并通过Annexin V染色用流式细胞仪对细胞发生凋亡及坏死进行进一步的确认。

传统的新药开发途径是以天然产物中有效成分作为先导化合物开发并研究新药的,萘醌类化合物因其强大的抗癌活性,促进了研究人员对其衍生物的合成及抗癌作用的研究,为了提高萘醌类衍生物的抗癌活性,目前对紫草素的结构改造偏向于侧链1’位的氧原子的衍生物,或母核的部分甲基化,大部分衍生物的结构仍然保持着紫草素母核与侧链以碳原子相连,但是这种结构上的改造往往在降低萘醌类衍生物的毒副作用的同时也大大降低了其抗癌的活性,因此寻找新的结构修饰点,在保留原结构抗癌活性的基础上最大限度的提高其抗癌活性,降低其毒副作用、提高其对癌细胞的选择性是合成新型萘醌类衍生物的关键, 有报道在萘醌类衍生物的合成过程中,发现5,8位的羟基通过甲基化之后的5,8-二甲氧基-1,4-萘醌的衍生物具有良好的抗癌活性,分析认为可能是5,8位的甲基化显示更弱的副作用,相对来说表现为更好的抗癌活性。本项目组以5,8位不存在甲氧基,3位有强吸电子基团,期待筛选活性更强的新的2-取代-3---二酮衍生物。

本项目采用市面上已有的2,3-二氯--1,4-二酮为原料,产率高、步骤少的合成路线合成2-取代-3---二酮衍生物,节约时间和成本。通过MTT法筛选抗肝癌细胞系的活性化合物,阐明了萘醌类衍生物与抗癌活性的构效关系。


20226——202212

  查阅文献及设计合成路线并合成化合物

  对合成的萘醌类衍生物通过柱层析,重结晶,高效液相的方式进行分离提纯.

  通过质谱,NMR等波谱学技术对合成的萘醌类衍生进行结构鉴定

20231——20236

  体外通过肝癌细胞系对合成衍生物对癌细胞增殖抑制作用进行检测,筛选具有较强癌细胞增殖抑制作用的衍生物。

  总结化合物的活性及构效关系,整理数据投稿论文。

项目组一直延续萘醌及2,3-二氯--1,4-二酮衍生物的合成。在合成设计和分离纯化方面取得了丰富的经验。同时根据前期研究获得了部分该类化合物的结构与活性关系。发表了相关领域的数篇学术论文。

本实验室具备化合物的设计、合成及分离春花的仪器设备,有能力完成化合物的合成,依托本专业实验室,可完成活性评价实验,依托外部研究所,可进行波谱学结构鉴定。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 5000.00 5000.00
1. 业务费 5000.00 1000.00 4000.00
(1)计算、分析、测试费 2000.00 分析、测试 1000.00 1000.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 1000.00 参加学术会议 0.00 1000.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 2000.00 版面费 0.00 2000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 5000.00 试剂耗材购买 4000.00 1000.00

项目附件

结束