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癌症,是人类除了心血管疾病外的第二大健康杀手。癌细胞通过无限制的增殖,破坏人体组织、器官的结构和功能,最终导致人体因器官功能衰竭而死亡。近年来,有机硒化合物的抗肿瘤作用机制一直是科学研究的热点。相比起无机硒化合物,有机硒化合物具有易吸收、高活性、低毒性等优点,受到了广泛的关注。因此,设计合成新型有机硒化合物并深入探究其抗肿瘤作用机制,具有重要意义。本文的工作主要分为三个部分:(1)第二章内容讨论了8个新型有机硒醚衍生物的合成及其作为肿瘤诊疗试剂的抗肿瘤作用机制。我们通过MTT法和构效关系分析得出带甲氧基的2h化合物表现出最好的抗肿瘤活性,并发现药物的活性高低与其细胞吸收量呈正比关系。细胞成像技术阐明了2h是通过脂筏蛋白介导的胞吞作用进入细胞,引起了线粒体的断裂及功能的失调,激活了p53信号通路,最终诱导了肿瘤细胞的凋亡;(2)第三章内容基于氧族元素的化学相似性合成了10个含O、S、Se等元素有机杂环化合物。我们采用MTT法检测了化合物的体外抗肿瘤活性,发现Se元素的引入显著提高了化合物的抗肿瘤能力。其中,带氯原子取代基的3j化合物表现出最好的抗肿瘤活性。通过进一步细胞内分子机制研究,我们发现3j能激活caspase-3,-9的表达,并造成细胞内活性氧的大量累积,因此,我们推测3j通过激活线粒体信号通路,最终诱导了肿瘤细胞的凋亡;(3)本文第四章内容通过三步反应合成了7个吡啶并硒唑衍生物并研究了它们的抗肿瘤分子作用机制。在深入研究反应机理、优化合成路线后,我们高效合成并精确表征了目标化合物。通过构效关系分析,在7个化合物中,苯环上无取代基的4g化合物表现出最好的抗肿瘤活性,并对正常细胞基本没有毒性。通过流式细胞术、活性氧水平检测和自由基清除实验等方法,发现4g能显著下调细胞内的活性氧水平,因此我们推测4g诱导肿瘤细胞的凋亡可能是通过抗氧化作用实现的。综上所述,我们深入研究了反应机理,提出了一套高效的合成方法,一共合成了24个化合物,丰富了有机硒结构库。在对所合成有机硒的抗肿瘤活性研究中,阐明了其诱导肿瘤细胞凋亡的分子作用机制。这部分工作丰富了有机硒化合物在抗肿瘤活性领域的研究,为有机硒下一步的临床应用提供了实验基础。