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基质金属蛋白酶(MMPs)是一族Zn2+依赖的蛋白水解酶,参与结缔组织细胞外基质主要成分的降解与修复,Zn2+在水解过程中发挥重要作用。该族酶的过度表达与多种病理过程密切相关,如关节炎、癌症、肺气肿等。因此它们的抑制剂可用于这些疾病的治疗。基质金属蛋白酶抑制剂(MMPI)已成为药物研究与开发的热点之一。丁二酰氧肟酸类化合物是小分子基质金属蛋白酶抑制剂中研究最为广泛的一类。其中的氧肟酸基团被称作锌离子结合基团(ZBG),它可与MMPs中的催化Zn2+螯合而使酶失活。对氧肟酸α位进行改造是该类MMPI设计中常用的策略。前期这一方面的改造工作多是以改善分子药代动力学特征为特点。本论文的内容是新型α-卤代丁二酰氧肟酸类MMPI的设计、合成及活性评价研究。课题核心设计思想是于氧肟酸α位引入卤素,希望借助其吸电子效应增强氧肟酸的酸性,从而提高它与催化Zn2+的螯合作用最终达到增强化合物抑制活性的目的。同时卤素还可提高分子的脂溶性。该设计思想为首次提出,至今未见相关研究报道。新型α-卤代MMPIs设计的具体策略如下:以丁二酰氧肟酸为母体结构,R1固定为异丁基取代,在引入α卤素的前提下,对R2与R3取代基进行结构改造:R2位置以天然或非天然芳香性氨基酸进行替换,各种亲水性或疏水性基团则用于R3的结构改造,目标物通式如下所示:以氨基酸衍生物和4-甲基戊酰氯为起始原料经酰化,不对称烷基化,水解,卤代,缩合,脱除叔丁酯保护,羟胺解等七步反应制得目标新化合物。其中卤代反应为核心步骤,利用LDA/亲电性卤代试剂(四氯化碳、四溴化碳与N-氟代双苯磺酰胺)与中间体丁二酸单酯的作用得以实现。于酯α位引入单个卤素后产生一新手性中心。由核磁共振氢谱推断:氯代或氟代反应立体选择性较强,得到的可能是单一构型化合物,但新手性中心的绝对构型还需进一步研究确定;而溴代反应不具有立体选择性,得到的可能是两个非对映异构体的混合物。本课题共合成44个α卤代丁二酰氧肟酸类化合物,均为全新化合物,未见文献报道。其中包括:15个α单氟取代物,23个α单氯取代物,4个α单溴取代物(两对于α卤代碳原子具有不同构型的差向异构体)以及2个α双氟取代物。化合物结构经MS与1H NMR确证。纯度经HPLC确定。选择强效、广谱的丁二酰氧肟酸类MMPI—Ilomastat为阳性对照,对所有新化合物进行MMP-2与MMP-9的体外抑制活性评价:7个化合物显示了与Ilomastat相当的MMP-2抑制活性;7个显示了与Ilomastat相当的MMP-9抑制活性。据此可得出以下初步构效关系:(1)引入卤素对抑制活性可能没有显著影响。双氟取代物抑制活性弱于单氟取代对应物,因此于氧肟酸α位引入吸电子基团是否能够提高化合物抑制活性有待进一步检验;(2)引入卤原子后产生一新手性中心,以现有活性数据分析:该手性中心的构型可能与抑制活性无关;(3)R3为甲基,甲基类似物,或亲水性基团取代时抑制活性优于疏水性取代基,R3为氢时不利于增强化合物抑制活性;(4)R2为芳香骈合取代基可能更有利于提高分子的抑制活性;(5)结构中两个酰胺键对维持活性至关重要,如被其它基团取代则活性下降。