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癌症是影响人类健康的主要疾病之一,现已成为全球重要的公共卫生问题。无论是在发达国家还是发展中国家,癌症几乎都是死亡率最高的疾病。据WHO统计数据显示,2018年全球新发癌症病例1810万,因癌症死亡人数为960万;其中,发展中国家的癌症死亡率高于发达国家,患病人数占到全球的57.0%,死亡人数高达全球的65.0%。在中国,癌症的发病率和死亡率连年增高,成为严重威胁中国人群健康的主要公共卫生问题之一。根据2018年最新的统计数据显示,恶性肿瘤死亡占居民全部死因的23.9%。每年恶性肿瘤所致的医疗花费超过2200亿元。本文综述了Cdks信号传导通路,并介绍了Cdks抑制剂的研究进展。在总结Cdks抑制剂构效关系的基础上,结合计算机辅助药物设计技术,以4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉结构为母核,设计了新型的高选择性的Cdk4/6抑制剂。对母核的不同位点进行修饰改造,以5,5-二甲基-1,3-环己二酮（I-1）为原料,经还原、氧化、加成、缩合、成环等反应得到5,5-二甲基-4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉-3-甲酸乙酯类（A系列）。以1,2-环己二酮（II-1）为原料经取代、缩合、成环、偶联反应得到8-苯基氨基-4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉类（B系列）。以6-[（二甲氨基）亚甲基]-1-乙基-7-氧代-4,5,6,7-四氢-1H-吲唑-3-羧酸乙酯（II-5）为原料,与盐酸胍成环后再经碘代和Buchwald-Hartwig反应得到8-苯基氨基-4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉-3-甲酰胺类（C系列）。以溴代吡啶类化合物和II-5为原料,经取代、还原、脱保护等反应得到8-杂环芳基氨基-4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉-3-甲酰胺类（D系列）。共合成出4个系列总计75个化合物,目标化合物结构均未见文献报道,化合物均经质谱,核磁氢谱和碳谱确认。本文以N,N-二甲基甲酰胺二烷基缩醛为烷基来源,实现了不同的含N-H化合物N-烷基化反应。通过研究溶剂、温度、反应时间等因素对反应的影响,获得了最优的反应条件,然后考察N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛对底物甲基化能力的影响。该反应对单取代氨基类化合物具有原料简单易得、操作简便、反应条件温和和无金属参与等优点。开展N,N-二甲基甲酰胺二烷基缩醛化合物的N-烷基化新型反应不仅对本课题在应用N,N-二甲基甲酰胺二烷基缩醛时有帮助,而且具有一定的学术价值。在阳性药物的合成中,本文对Palbociclib的合成路线进行了优化,在制备中间体E-8时,用NBS和冰乙酸体系使溴代和氧化一步实现,收率达90.0%;而专利路线是经NBS溴代和2-苯磺酰基-3-苯基-氧氮杂环丙烷作氧化剂氧化两步反应实现,收率仅有47.7%。优化后的工艺减少了反应步骤,提高了收率,为Palbociclib的工业化生产提供了新的参考。初筛过程中,本文选取化合物浓度为0.5μmol/L条件下,对合成的75个化合物进行了Cdk2、4、6抑制活性的检测。A系列化合物中5,5-二甲基-4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉母核8-位用芳胺取代表现出了较高的抑制率;B系列化合物中酰胺类化合物比酯类化合物抑制率高,而且酰胺的氮原子上用位阻较小的基团取代比用位阻较大的基团取代活性好;C系列化合物中在苯环对位用亲水性基团取代的化合物有较高的抑制率,D系列化合物中含芳杂环的化合物比含苯环的化合物表现出了高的活性和选择性。从抑制率测试结果中筛选出17个对CDK4/6有较好活性和选择性的化合物并检测其IC50。其中化合物C-19、C-21、D-8、D-10、D-13和D-16与阳性药物Palbociclib(Cdk4 IC50=0.010μmol/L,Cdk6 IC50=0.060μmol/L)活性相当。化合物D-10(Cdk4 IC50=0.010μmol/L,Cdk6 IC50=0.026μmol/L)的活性和选择性最好,对Cdk4、6的选择性分别是Cdk2的70倍和27倍。依据活性结果总结出了4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉与Cdk4/6的构效关系:1)4,5-二氢-1H-吡唑并[4,3-h]喹唑啉中的嘧啶环部分与铰链区的Val101形成两个关键的氢键,这两个氢键对Cdk的抑制活性贡献最大,嘧啶环部分是活性必须基团;2)母核2-位用2-氨基吡啶类基团取代,吡啶中的氮原子与Cdk4/6特有的氨基酸残基His100相互作用,对选择性有较大的提高;3)母核3-位用酰胺取代效果最佳,且酰胺氮原子上连有较大的取代基时会降低对Cdk4/6的抑制活性,酰胺上的氢原子可以与核糖结合区形成氢键,当两个氢原子均被甲基取代后,活性完全丧失;4)母核4-位用甲基取代对Cdk2的活性较好,无取代对Cdk4/6的抑制活性较好。对优选的17个化合物进行了四种Cdk4/6依赖性敏感细胞株MCF-7、HCT116、PC-9、NCI-H1975细胞的增殖抑制实验。实验结果表明:大部分化合物对这四种肿瘤细胞都有较强的增殖抑制作用,对MCF-7的抑制效果最佳,其次是HCT116。其中化合物C-19、C-20、D-8、D-12、D-13、D-14、D-16、D-17(对MCF-7的抑制效果分别为:IC50=0.70μmol/L、0.53μmol/L、0.22μmol/L、0.29μmol/L、0.20μmol/L、0.13μmol/L、0.59μmol/L、0.23μmol/L)较阳性药Palbociclib(MCF-7 IC50=0.74μmol/L)的活性高;化合物D-14(MCF-7 IC50=0.13μmol/L)和D-10(MCF-7 IC50=0.19μmol/L)的活性比阳性药的活性更强,分别是Palbociclib的7.2倍和4.9倍,而且能选择性的抑制Cdk4/6。为了进一步寻找候选化合物,本文对部分化合物进行了成药性方面的评估。初步测定了化合物的水溶性和计算了化合物的脂水分布系数（CLogP）,化合物C-19、C-21、D-8、D-9、D-10、C-19和D-11的水溶性和CLogP值均与Palbociclib相当。大部分化合物的CLogP<5（符合类药五原则）,表明测试化合物具有较好的脂水分布。经过药理及理化性质的评价,本文选取化合物D-10进行初步的药代动力学研究,结果表明D-10很快经胃肠道吸收进入血液中,口服半衰期为1.65 h,最大血药浓度(Cmax)为30μg/mL。在20 min时血浆中的药物浓度达到最高,150 min后血液浓度趋于稳定,具有较好的药代动力学性质。