在全世界,恶性肿瘤是一个主要死亡原因。在过去的五十年里,人类在肿瘤的治疗上取得了很大的进步。目前,化学疗法是治疗肿瘤最重要的,也是不可替代的方式。化疗试剂中有很大一部分就是以DNA为靶点的,这类药物可与DNA中的富电子基团产生共价结合,从而阻断和抑制了DNA的复制和转录过程,最终造成肿瘤细胞的死亡。氮芥因可产生高度活泼的环乙亚胺正离子而成为最早的一类DNA交联剂,然而因其较差的选择性严重限制了它的应用。醌甲基中间体因正电中心的存在己广泛地应用于DNA交联中,同时这种中间体可在相当温和的条件下产生,这就使醌甲基前体成为非常有用的可诱导的DNA交联剂。为了进一步提高DNA交联剂的选择性,本论文设计合成了基于氮芥和醌甲基中间体的三种不同类型的DNA交联剂。具体内容如下：1.通过酯化反应,以较高产率合成了四种结构类型的倍半萜氮芥并测试了所有目标化合物的细胞毒活性。研究结果表明,愈创木烷内酯型和大根香叶内酯型倍半萜氮芥都表现出较好的细胞毒活性。其中,化合物3a-氧代-对[N,N-二(2-氯乙基)氨基]苯甲酰基-5α,7α-二羟基-4(15),10(14),11(13)-三烯-6a,12-愈创木烷内酯(2e)和15-氧代-对[N,N-二(2-氯乙基)氨基]苯甲酰基-14-醛基顺式大根香叶内酯(2g)对四种肿瘤细胞的半数抑制浓度达到了3μM,比相应的阳性对照苯丁酸氮芥(瘤可宁)提高了十倍以上。而且,这两个化合物对正常肝细胞L02和肿瘤肝细胞HepG2的增殖抑制表现出一定的选择性。Hoechst 33258染色和流式细胞术实验证明,2e和2g可选择性地引起L02和HepG2的凋亡和周期阻滞。单细胞凝胶电泳显示,2e和2g能够较大程度地引起细胞内DNA的交联。另外,1H NMR分析和荧光成像实验证明,2e和2g中的α-亚甲基-γ-丁内酯基团可与谷胱甘肽(GSH)的巯基发生反应,从而引起细胞内GSH的消耗。总之,上述实验证明2e和2g可通过引起DNA的交联与GSH的消耗而成为选择性的抗肿瘤试剂。2.GSH作为细胞内含量最大的硫醇,在肿瘤细胞中的含量要远高于相应的正常细胞。为了得到新型的选择性的抗肿瘤试剂,我们设计合成了硫醇(主要为GSH)诱导的抗肿瘤前药N,N-二(2-氯乙基)-N-甲基-N-[4-(O-2,4-二硝基苯磺酰基)苄基]溴化铵(6)。1H NMR分析表明,在GSH的诱导下6可释放出高活性的氮芥类化疗试剂二氯甲基二乙胺。同时,我们利用变性琼脂糖凝胶电泳检测到6在GSH的诱导下能够引起DNA的交联。荧光成像和单细胞凝胶电泳进一步证明,6可降低细胞内硫醇的水平并引起细胞内DNA的交联。最后,细胞毒活性测试结果表明6对大部分肿瘤细胞都有一定的增殖抑制作用,并且对肾肿瘤细胞786-0和正常细胞293T表现出一定的选择性。总之,设计以肿瘤细胞中特殊存在的物质为诱导剂的抗肿瘤前药是提高治疗效率非常有效的方法。3.以硫醇为诱导剂,我们进一步设计合成了2,4-二硝基苯磺酸芳基酯类衍生物1,4-二[O-(2,4-二硝基苯磺酰基)]-2,5-二(三甲基碘化铵-甲基)苯(16)、1-(O-2,4-二硝基苯磺酰基)-2,6-二(三甲基碘化铵-甲基)-4-甲基苯(17)和4,4’-二[0-(2,4-二硝基苯磺酰基)]-3,3’-二(三甲基碘化铵-甲基)联苯(18)。1H NMR分析表明,虽然这三个化合物在磷酸缓冲液中能发生一定程度的水解,但是它们能够在硫醇L-半胱氨酸和GSH的诱导下快速地释放出相应的酚衍生物2,5-二(三甲基碘化铵-甲基)对苯二酚(19)、2,6-二(三甲基碘化铵-甲基)-4-甲基苯酚(20)和3,3’-二(三甲基碘化铵-甲基)-4,4’-联苯二酚(21)。同时,高效液相(HPLC)分析进一步证明16-18与L-半胱氨酸的反应是非常迅速的,而且我们可以很明显地观察到反应液的颜色瞬间由深红色变为橘黄色。另外,变性琼脂糖凝胶电泳证明16能够在GSH的诱导下引起DNA的交联,这是由相应的反应产物19所产生的醌甲基中间体引起的。总之,2,4-二硝基苯磺酸芳基酯类化合物能够作为硫醇诱导的DNA交联剂。