在有机化学中,饱和六元环结构参与众多反应,并具有广泛的应用。其中1,4-苯并二噁烷结构的研究已在化学、医学、药学等各方面受到广泛的重视。而1,3-二噻烷由于其特殊的结构,较高的反应活性,广泛的应用领域且较易获得等特点,在有机合成化学及化学生物学方面已经被广大研究人员开发及应用。经典的分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途径参与细胞增殖及存活等至关重要的细胞进程。大量数据报道显示,其过度激活与人类癌症的相关性高达30%。报道中涉及最多的即通过其RAS(rat sarcoma protein,大鼠肉瘤蛋白)-RAF(expression product of v-raf murine sarcoma viral oncogenes,v-raf鼠肉瘤病毒癌基因的表达产物)-MEK(mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase,丝裂原活化的细胞外信号调节激酶)-ERK(extracellular regulated protein kinase,细胞外调节蛋白激酶)级联途径中RAF涉及的激活突变。因此抑制RAF被认为是治疗癌症的有效解决方案。目前已经FDA批准上市的RAF激酶抑制剂有索拉菲尼、威罗菲尼、达拉菲尼及康奈菲尼等,它们被单独使用可用于治疗手术不能切除的肝肿瘤细胞、肾肿瘤细胞、黑色素瘤患者,或与其他药物联合使用用于治疗BRAFV600E(V600E mutant BRAF,V600E突变型BRAF激酶)突变的转移性非小细胞肺癌和黑色素瘤患者。汞是最危险的金属元素之一,对环境和人类具有重大的危害。汞(Ⅱ)分析的传统定量方法包括原子吸收光谱,冷蒸气原子荧光光谱,气相色谱,高效液相色谱及电化学等。它们需要复杂的样品制备步骤或仪器,不适合快速检测实际水样中的汞离子或用于汞离子生物学和毒理学的体内研究。近年来,汞(Ⅱ)-响应探针在设计、合成和表征方面取得了显著进展。除了基于生物分子和材料的探针外,基于香豆素、罗丹明、苯并噻唑、1,8-萘亚酰胺、芘、BODIPY、蒽等结构的新型汞(Ⅱ)小分子荧光和比色探测器被设计和合成。本次课题基于饱和六元环结构从药物化学和化学生物学方向分别设计了BRAFV600E的特异性抑制剂及汞(Ⅱ)高选择性荧光探针。在前期的研究工作中,我们设计了基于三芳基吡唑啉(ABC三环)结构的系列化合物,其中最优化合物的IC50值达到了0.11μM。此次工作中我们对ABC环进行了谨慎旋转及精细调节,共设计并合成了 16个1,4-苯并二噁烷结构的三芳基吡唑啉衍生物,其中化合物12,在激酶和细胞水平上都显示出对BRAFV600E良好的抑制活性及对BRAFWT优秀的选择性。通过流式细胞术实验数据分析证实了该化合物诱导细胞凋亡的机制,同时免疫印迹法也显示了该化合物对激酶抑制活性的影响。通过分子对接模拟显示,同时增强与BRAFV600E的氨基酸残基PHE594的结合而避免与BRAFWT的氨基酸残基HIS573结合可能是提高选择性的重要趋势。本次工作或许为将来选择性BRAF抑制剂以及相关的安全药物的研发提供了重要的线索。另一方面,我们利用特异性汞(Ⅱ)促进的硫缩醛脱保护反应,构建了氧杂蒽结构的荧光探针XL-1,XL-2用于汞(Ⅱ)检测。经过初步筛选,选择了光学稳定性能更好的XL-1进行了后续的荧光性质测定及生物成像实验。与近年报道的检测汞(Ⅱ)探针相比,XL-1在选择性,干扰性,时间稳定性等方便都表现出了较好的性能,其中最具特点的是广泛的pH应用范围,即在pH为3-11条件下可以稳定存在且检测效果不受干扰,这显示出了该探针在酸碱环境下的应用潜力。进而,通过荧光共聚焦成像实验论证了该探针在活细胞中可以通过荧光强度变化方便地定量检测汞(Ⅱ)的应用。因此,XL-1是一个汞(Ⅱ)检测的可应用工具并对进一步的应用具有潜在的价值。