1,3-取代吲唑类低氧诱导因子l抑制剂的设计合成及其抗肝癌活性

低氧诱导因子l(HIF-1)与肿瘤细胞的生长、侵袭和耐药密切相关,在肿瘤细胞内HIF-1高度表达,因此新型的HIF-1抑制剂可作为潜在的抗肿瘤药物。 本文合成了9个1,3-取代吲唑衍生物。 通过蛋白质印迹(Western Blot)法及实时定量荧光PCR(Real time-PCR)等方法检测了其对HIF-1及其靶基因血管内皮生长因子(VEGF)表达水平的影响,并以3-(5'-羟甲基-2'-呋喃基)-1-苯甲基吲唑(YC-1)为阳性对照药物初步评价了其体外抗肝癌细胞增殖的生物活性。 实验发现化合物7b可显著抑制HIF-1及其下游靶基因VEGF的表达,且体外抗肝癌增殖生物活性优于YC-1,半抑制浓度(IC₅₀)值为10.37 μmol/L。 研究结果表明,3-(5'-羟甲基-2'-呋喃)-1-(1″-对甲苯磺酰基)吲唑具有靶向抑制HIF及良好的抗肝癌活性作用。     

寨卡病毒抑制剂的虚拟筛选、设计、合成及生物活性研究

由甲基转移酶和RNA聚合酶组成的多功能蛋白(NS5)是寨卡病毒复制过程中起主要作用的蛋白组分,其甲基转移酶(5M5B)部分是病毒复制和宿主固有免疫应答的中心参与者,因此被作为潜在抗寨卡病毒药物开发的首选靶标蛋白.将5M5B作为受体,利用其已知的结合位点与200多万个化合物小分子进行虚拟筛选,得到抗寨卡病毒的先导化合物2a,并对该先导化合物进行结构优化、改造、活性预测、化学合成、药理活性研究.使用~1H NMR和~(13)C NMR对所有合成的化合物进行了表征,并进行了体外活性测试.结果表明化合物3a[IC_(50)=(7.69±0.36)μmol·L~(-1)]的体外活性优于广谱抗病毒药利巴韦林活性[IC_(50)=(8.15±0.42)μmol·L~(-1)],本研究的方法与结果对寨卡病毒抑制剂的结构设计研究具有重要的指导作用.     

含咔唑/苯并咪唑环的2,5-二取代-1,3,4-噻二唑酰胺衍生物的合成及对PTP1B/TCPTP抑制活性的评价

合成了一系列新型含咔唑/苯并咪唑环的2,5-二取代-1,3,4-噻二唑酰胺衍生物.利用IR, ~1HNMR, ~(13)CNMR和元素分析对其进行了结构表征.评价了目标化合物对蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)和T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)的抑制活性,讨论了结构与活性的关系.实验结果显示,绝大多数化合物对PTP1B的抑制活性超过高度同源的TCPTP的抑制活性,其中2-(9-咔唑基亚甲基)-5-(3-氯苯甲酰氨基)-1,3,4-噻二唑(5c)对PTP1B的抑制活性最高[IC_(50)=(2.43±0.43)mg/mL], 2-(9-咔唑基亚甲基)-5-(4-甲基苯甲酰氨基)-1,3,4-噻二唑(5b)和化合物5c对PTP1B的抑制活性均高于阳性对照药物齐墩果酸.对目标化合物5c进行分子对接研究和密度泛函理论(DFT)计算.分子对接结果表明,5c与PTP1B酶通过形成氢键、疏水和p-p等相互作用形成稳定的复合物.     

2-芳基-4-三氟甲基喹唑啉衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

为寻找高效低毒的含三氟甲基取代的喹唑啉类新型抗肿瘤活性化合物,以2-硝基-5-氯苯甲酸为原料,通过水解、还原、偶联、环合、三氟甲基加成消除等反应,合成了14个2-芳基-4-三氟甲基喹唑啉衍生物,并通过¹H NMR、¹³C NMR、¹⁹F NMR等进行了结构确证。采用MTT法评价了目标化合物对PC3(前列腺癌细胞)、LNCaP(前列腺癌细胞)、K562(人慢性髓系白血病细胞)、HeLa(宫颈癌细胞)和A549(人肺癌细胞)等肿瘤细胞株的生长抑制活性。结果显示,在5μmol/L浓度下,部分目标化合物对上述5种肿瘤细胞均具有较好的生长抑制活性,其中,化合物8c、13e对LNCaP细胞的IC₅₀(半数抑制浓度)分别为2.9和1.9μmol/L,值得进一步深入研究。     

新型3-芳乙烯基喹喔啉-2-羧酸合成及结核杆菌亮氨酰-tRNA合成酶的抑制活性研究（英文）

使用自制的3-溴甲基喹喔啉-2-甲酸乙酯为反应物,经一锅连续的Arbuzov反应/Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)反应/酯基水解反应,简便有效地合成了一系列结构新型的3-芳乙烯基喹喔啉-2-羧酸类化合物,并对其进行了初步的结核杆菌亮氨酰-tRNA合成酶(MtbLeu RS)抑制活性实验.结果表明(E)-3-(3-硝基苯乙烯基)喹喔啉-2-羧酸(5j)的抑制活性最好,其IC50值为14.7μmol·L~(-1),高于参考药物AN2679,具有很好的MtbLeu RS抑制剂开发潜力.利用Discovery Studio分子模拟软件CDOCKER程序进行分子模拟分析,结果表明该化合物能够与Mtb LeuRS的活性点很好的结合.而且,体外抗耻垢分枝杆菌Mycobacterium smegmatis (M. smegmatis)活性实验也发现,化合物5j的抗结核杆菌的活性最佳,其最小抑菌浓度(MIC)为15.6μg/m L与参考药物rifampicin相当.     

吡咯并三嗪衍生物的合成及其对肿瘤细胞增殖的抑制活性（英文）

为发现高效、低毒的抗肿瘤药物,以吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪为母核,通过给母核的4,6-位引入不同的结构单元,设计、合成了11个新的吡咯并三嗪衍生物,并对其抑制肿瘤细胞增殖的活性进行了评价.目标化合物的合成先是以氰基乙酸甲酯为原料,经肟化、还原、酯的氨解三步反应制得2-氨基-2氰基乙酰胺(1);同时通过乙酰乙酸乙酯和N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛之间的缩合反应制得2-乙酰基-3-(二甲基氨基)丙烯酸乙酯(2);经化合物1与2之间的环化反应获得5-氰基-4-甲基吡咯-3-甲酸乙酯(4).化合物4经氨化、脒的生成、Dimroth重排、水解和酰化反应分别获得目标化合物.利用噻唑蓝比色(MTT)法测试了目标化合物对肿瘤细胞的抗增殖活性,结果显示大部分合成化合物对高表达野生型表皮生长因子受体(EGFR)的人表皮鳞癌细胞A431具有一定的抗增殖作用.特别是4-(3-乙炔基苯氨基)-5-甲基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪-6-甲酸乙酯(7c)、4-(3-氯-4-(3-氟苄氧基)苯氨基)-5-甲基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪-6-甲酸(8a)和4-(3-乙炔基苯氨基)-5-甲基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪-6-(N-(2-(甲磺酰基)乙基))甲酰胺(9c)对A431肿瘤细胞的抗增殖活性较高, IC50值分别为20.05, 21.98和23.87μmol·L~(-1).初步的构效关系分析表明4-位芳氨基为3-氯-4-(3-氟苄氧基)苯氨基和3-乙炔基苯氨基时,能够增强4-芳氨基吡咯并三嗪-6-甲酸或其酯对A431肿瘤细胞增殖的抑制活性.     

新型含氟吡唑酰肼类化合物的设计合成与生物活性研究

漆酶在微生物体内具有重要的生理功能,是一种潜在的作用靶标.为了寻找具有漆酶高抑制活性的化合物,以4-氯肉桂醛缩氨基硫脲(PMDD-5Y)为先导化合物,利用活性亚结构拼接原理,设计并合成了15个未见文献报道的含二氟甲基吡唑的肉桂醛酰肼类衍生物,其结构均经过1H NMR、13C NMR和HRMS确证.漆酶抑制活性测试结果表明,所制备的化合物均具有良好的活性,其中N’-((Z)-3-(3,4-二氯苯基)-3-苯基烯丙亚基)-3-(二氟甲基)-1-甲基-1H-吡唑-4-甲酰肼(5l)和N’-((Z)-3-(2-氯苯基)-3-(4-氯苯基)烯丙亚基)-3-(二氟甲基)-1-甲基-1H-吡唑-4-甲酰肼(5m)的IC50值分别为0.069和0.063 mmol/L,明显优于先导化合物PMDD-5Y (IC50=0.553 mmol/L)和对照药剂半胱氨酸(IC50=0.298 mmol/L).离体抑菌活性测试结果表明,在50μg/m L的浓度下,具有较好漆酶抑制活性的化合物对苹果腐烂病菌(V.mali)、小麦赤霉病菌(F. graminearum)和稻瘟病菌(M. grisea)有一定的抑菌活性....     

氟噻唑吡乙酮类衍生物的合成及杀菌活性（英文）

为探究具有生物活性的先导化合物,以氟噻唑吡乙酮为模板,设计并合成了16个未见文献报道的氟噻唑吡乙酮类衍生物,初步研究了在噻唑环上与硫相邻碳(5号碳)上取代基的变化对抑菌活性的影响.其结构经~1H NMR、~(13)C NMR和HRMS确证,测试表明:在100μg/m L的浓度下目标化合物普遍具有杀菌活性,其中1-(4-(4-环丙基-5-(2-氟苯基)噻唑-2-基)哌啶-1-基)-2-(5-甲基-3-三氟甲基-1H-吡唑-1-基)乙-1-酮(9o)对小麦赤霉病的抑制率为60%; 6个化合物对苹果褐斑病的抑制率为70%;4个化合物对对马铃薯晚疫病的抑制率为50%;2-(5-甲基-3-三氟甲基-1H-吡唑-1-基)-1-(4-(4-甲基-5-(间甲基苯基)噻唑-2-基)哌啶-1-基)乙-1-酮(9h)对黄瓜灰霉病的抑制率为75%.并且在100μg/m L浓度下目标化合物对苹果褐斑病、黄瓜灰霉病抑制效果.要高于对照药品嘧菌酯在50μg/m L时的抑菌活性.     

新型香豆素类衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

为了寻找结构新颖、活性较好的抗肿瘤化合物,设计合成了19个未见文献报道的3,4,5-三甲氧基苯基香豆素类化合物,并用核磁共振(NMR)和高分辨质谱(HRMS)等方法对化合物结构进行表征.用四甲基偶氮唑盐(MTT)法评价了该类化合物对人前列腺癌细胞(PC-3)、人食管癌细胞(EC-109)和人胃癌细胞(MGC-803)三种肿瘤细胞的抑制活性.结果显示,N-苄基-2-((4-甲基-2H-色烯-2-酮-7-基)氧基)-N-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙酰胺(4a)和N-((5-氯苯并[b]噻吩-3-基)甲基)-2-((4-甲基-2H-色烯-2-酮-7-基)氧基)-N-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙酰胺(4n)对三种肿瘤细胞的抑制活性优于阳性对照药5-氟尿嘧啶,其中化合物4n对人前列腺癌细胞(PC-3)的抑制活性最好,其IC_(50)为4.18μmol/L.     

新型噻唑烷二酮衍生物的合成及其抑制酪氨酸酶活性研究

以噻唑烷二酮和取代芳香醛为原料,通过缩合反应合成了一系列新型噻唑烷二酮衍生物（1~11）,其结构经¹H NMR、¹³C NMR、 IR、 MS（ESI）和元素分析表征,并考察了1~11对酪氨酸酶的抑制活性。结果表明：所有化合物都具有一定的酪氨酸酶抑制活性,部分化合物对酪氨酸酶的抑制活性强于阳性对照曲酸。初步构效关系分析表明：5-(4-羟基-3-甲氧基苯亚甲基)-2,4-噻唑烷二酮(8)抑制效果最强(IC₅₀=0.12±0.03μM)。选择化合物8进行了抑制动力学和分子对接研究。结果表明：化合物8为竞争性抑制剂,其抑制常数K_i为0.54 μM; 8能够和酪氨酸酶铜离子活性中心相互作用,从而抑制酪氨酸酶活性。      

分子力场发展的新趋势

分子模拟中的力场方法是用来精确计算分子结构和能量的计算方法,它通过原子核的位置来计算体系能量。最初的分子力场都是针对某一特定体系的,它们的许多参数要由观测数据拟合得到。当时要建立新的分子力场是十分困难的,因为实验归属振动谱带需要花费大量的时间。所以此后大多数工作者都致力于发展涵盖尽可能多体系的“求全”型分子力场,这种趋势一直延续至今。但是随着各个学科研究的不断深入,所需要研究的体系越来越复杂,要求的精度也越来越高。在保证相当精度的条件下,“求全”型的分子力场要想涵盖所有需要研究的体系常常是十分困难的事情。2003年问世的Direct Force Field软件包能够便捷的建立针对某一特定分子体系,并且有相当精度的分子力场。它的出现为分子力场从“求全”转为向“求精”发展提供了可能。     

I/V characteristics of a molecular switch

We present a study of the conduction properties of a class of aromatic compounds, whose conformation can be modulated with a transverse electric field, with strong effects on the molecular transport properties. The theoretical method includes the molecule–electrode interaction in a simple, although effective way: the coupling matrix elements are considered independent from the energy of the continuum spectrum of the lead. This results in a simple expression for the molecular Green’s function with a significant simplification in the expression of the transmission function. The effects of the voltage bias on the electronic molecular density is included through a uniform effective electric field. A simplified but accurate method for the evaluation of the molecular response to the field, which spares lengthy computations for each value of the voltage, is presented. The proposed method is calibrated on the widely studied benzene-1,4-dithiol molecule. The calculations on the selected molecular wire (a tetracyano derivative of 4,4′-di(mercaptoethynyl)tolan) show that conductivity is low for perpendicular rings, whereas conduction is allowed for the planar conformation, which corresponds to the equilibrium geometry in the absence of the transverse electric field.     

分子组装机器：纳米工厂

Molecular machines have attracted significant attentions as one of the most promising aspects of chemistry for their potential applications ever since receiving the 2016 Nobel Prize in Chemistry. The molecular assembler, also called the nanofactory, is a novel type of molecular machines that are capable of controlling the chemical reactions precisely at the microscopic level. As an analog to the macroscopic factories, nanofactories are comprised of a "transporting" part, the molecular walkers, and an "assembling" part, the molecular robotic arms. In this review, we provide a brief introduction of the research progress in recent years together with analysis on the principles of designing, constructing and operating molecular assemblers. We also summarize the prospects and challenges in the research area of molecular assemblers.     

浅谈2016年诺贝尔化学奖:分子机器

2016年诺贝尔化学奖颁给了Jean-Pierre Sauvage、Fraser Stoddart和Ben Feringa,以表彰他们在设计与合成分子机器领域的卓越贡献.分子机器是模拟自然界的生物大分子机器或宏观机器的分子,科学家通过精巧的设计,利用有机合成反应构建这些内部能相对运动的分子,实现从分子层面的精确控制.本次诺贝尔化学奖颁给了尚无实际应用的分子机器,给未来带来了无限可能.     

Interfacial nanoarchitectonics for molecular manipulation and molecular machine operation

The nanoarchitectonics concept enables us to produce functional systems and materials from nanoscale units through nanotechnological approaches together with the processes including chemical syntheses, atom/molecule manipulations, self-assemblies, self-organizations, field-induced material regulations, and bio-related processes. Especially, manipulations of molecules (molecular machines) and sophisticated organization would be attractive targets in interfacial nanoarchitectonics. In this short review, we introduce several typical examples on manipulations of functional molecules and molecular machines at interfacial media. The examples are classified roughly according to driving forces of manipulations; (i) manipulations through chemical reactions and interactions; (ii) light-driven manipulations; (iii) electrically controlled manipulations; (iv) mechanical manipulations. Future possibilities of molecular manipulations at interfaces such as usages in biological systems are discussed in perspective section.     

卟啉超分子化合物在分子器件中的应用

分子电子器件已成为近年来的一个研究热点，卟啉类化合物因为光敏性好、性能稳定、易于修饰等优点成为分子器件研究的理想模型化合物。本文着重介绍了它在分子器件中的最新应用进展。     

Towards an understanding of the molecular basis of hydrophobicity

Summary The modern view is stressed that the structuring of water around nonpolar solutes, a process called hydrophobic hydration, actually favors the solubility of nonpolar solutes in water, its associated positive free energy of transfer arising from the enthalpic input required to create a cavity in water to accommodate the solute. The results of a series of molecular dynamics simulations of methane in SPC/E water at different temperatures are reported. These results show the existence of a larger fraction of broken hydrogen bonds in the hydration-shell water of the nonpolar solutes with respect to the bulk water, the difference increasing with a rise in temperature. This supports Muller's modified hydration-shell hydrogen-bond model predictions, where hydration-shell water molecules have lower free energies of hydrogen-bond breaking than those in the bulk.This paper is based on a presentation given at the 14th Molecular Graphics and Modelling Society Conference, held in Cairns, Australia, August 27 September 1, 1995.     

芬太尼类化合物与阿片μ受体相互作用的分子对接与分子动力学模拟

采用分子对接和分子动力学(MD)模拟方法研究了芬太尼类化合物与阿片μ受体的相互作用机制.先用AutoDock4.0程序将芬太尼类化合物对接到同源模建的阿片μ受体结构中,再用GROMACS程序包在水溶液体系中分别对12个芬太尼激动剂和阿片μ受体蛋白复合物进行了MD模拟研究,优化对接复合物的结构,最后利用MM-PBSA方法,在APBS程序中计算芬太尼类衍生物与阿片μ受体的结合自由能,计算出的受体配合物结合常数(Ki)与其实验值吻合较好,并预测了化合物的活性排序.结果表明,复合物蛋白结构与空载受体蛋白结构有较大差异,特别是胞内区IL2、IL3和跨膜区段TM4骨架构象变化较大,不同的化合物对受体结构影响也有差异,活性较好的化合物会增加蛋白特定区域结构的柔性.芬太尼类化合物可能是通过和受体结合后诱导阿片μ受体构象转变为活性构象,引起一系列的信号传导激活G蛋白,从而引发生理效应.     

分子纳米磁体的研究进展及应用

分子磁学主要研究无机配合物以及有机自由基的电子结构和磁性之间的关系。近些年发展起来的分子纳米磁体可以在单分子尺度上实现磁双稳态,独立作为一个磁功能单元,可能突破尺寸对传统磁性材料的制约,有望实现超高密度磁存储。分子纳米磁体中清晰的量子态也为量子退相干研究提供了化学调控的手段,这将为量子计算机提供物质基础。本文简要介绍了分子纳米磁体的概念和特征,并对研究进展进行了简要综述。