作为含氮骨架,与十年前相比,嘌呤骨架仍位列含氮常用骨架的。由于电子特性、氢键能力和构象适应性支持与激酶、聚合酶、核苷酸加工酶和核酸的相互作用,嘌呤及其类似物能够抑制多种疾病相关关键酶,具有抗菌、抗病毒、抗癌等多种活性。
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嘌呤类似物是抗肿瘤、抗病毒药物研发中十分经典的分子骨架,临床上已经诞生多款成熟药物。抗肿瘤领域包括巯嘌呤、氟达拉滨、克拉屈滨等,抗病毒方向有阿昔洛韦、更昔洛韦、替诺福韦等。
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综述汇总 |
参考文献:
DOI: 10.1021/acsomega.5c00340.
DOI: 10.1016/j.ejmech.2026.119262.
嘌呤衍生物应用
哌嗪‑脂环修饰嘌呤
将哌嗪、四氢吡喃、苯基环戊烷等脂环结构修饰到嘌呤母核上,化合物 1a‑1q 在肝癌、结直肠癌、乳腺癌细胞开展活性筛选,其中 1j 可诱导肿瘤凋亡,对 ALK、BTK 激酶具备选择性,1o 拥有亚微摩尔级优异体外毒性。
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靶向 Hedgehog 通路嘌呤
Hedgehog 通路异常激活影响胰腺癌,SMO 受体是重要治疗靶点。基于先导分子改造得到 5a‑5r 嘌呤衍生物,选用吉西他滨作为对照,5p、5q、5r 对胰腺癌细胞表现良好细胞毒性。部分分子可结合 SMO 受体,5q 能够抑制 GLI 转录活性,下调 Hh 通路靶基因,为新一代胰腺癌靶向抑制剂提供设计基础。
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细胞分裂素类似嘌呤
CDK 激酶调控细胞周期,抑制 CDK 可阻滞肿瘤增殖。6a‑6c 为细胞分裂素衍生嘌呤,6a 是天然细胞分裂素,6b、6c 引入磺酰胺基团,磺酰胺修饰产物非共价作用优于经典抑制剂 roscovitine。其中,6c 对 CDK1/2/4 亲和力更强,胶质母细胞瘤细胞实验中,6c 展现优于对照药物的体外抗癌活性。
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噻氮䓬并嘌呤
噻氮䓬并嘌呤类化合物开展多株肿瘤细胞体外毒性评价,部分分子展现一定体外细胞毒活性,但整体系列普遍存在缺陷:对肿瘤细胞与非肿瘤正常细胞的杀伤浓度接近,治疗窗口较窄,药物选择性不足。![]()
嘌呤杂化偶联分子
在多激酶杂化嘌呤中,10k 综合性能最优,在肝癌、乳腺癌、宫颈癌细胞体现强细胞毒性,对 EGFR、VEGFR2、Her2、CDK2 抑制效果对标上市靶向药。11e、11f 为 1,2,3‑三唑取代嘌呤,该系列肿瘤细胞毒性与正常细胞毒性接近,治疗窗口狭窄,但三唑仍是可行化学修饰砌块。
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用于释放一氧化氮的嘌呤衍生物
将嘌呤骨架与一氧化氮供体结构相结合,期望在肿瘤部位靶向释放一氧化氮,协同嘌呤母核的细胞毒作用,实现增效抗肿瘤效果。目前研究较少,需要进一步评估释放效率、肿瘤靶向能力以及对正常组织的毒副作用。
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用于靶向蛋白水解的嘌呤衍生物
将嘌呤骨架与 pomalidomide、VHL 等 E3 泛素连接酶招募配体相连,构建靶向 AURKA、AURKB、TTK 肿瘤激酶的降解分子。部分衍生物靶蛋白降解效率不足 25%,降解能力达不到预期。
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嘌呤衍生物合成方法
常见的嘌呤衍生物改造方法有三种:稠合三环嘌呤、N7/N9 取代的构象受限嘌呤核苷、扩环嘌呤。在此仅介绍其合成方法,生物活性研究请至原文查看。
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稠合三环嘌呤
常用反应类型为杂环并环、分子内环化、缩合反应。
氨基嘌呤和双官能团羰基试剂缩合,得到乙烯稠合、咪唑稠合嘌呤;
卤烷基嘌呤经分子内亲核取代得到咪唑并嘌呤;
先得二碘代嘌呤核苷中间体,构建氨基噻吩中间体,再进行环缩合闭环得到噻吩稠合嘌呤。
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N7、N9 位点的区域选择性官能化
嘌呤 N7、N9 均容易发生烷基取代,可改变溶剂与辅助试剂控制取代位点。
以 6‑氯‑9H‑嘌呤为原料,碳酸钾/DMF反应条件,优先发生 N9 烷基化;
碳酸钾/乙腈搭配钴肟辅助试剂,优先生成 N7 取代产物;
侧链可引入苯基、吡啶、吲哚等基团,用于后续分子优化。
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Methanocarba 桥连碳环嘌呤核苷合成
先构建刚性伪糖骨架,之后再和嘌呤碱基偶联。 伪糖骨架可借助重氮卡宾分子内环丙烷化、交叉复分解、关环复分解等方式制备,或结合化学‑酶法拆分,获取单一立体异构体。通过 Mitsunobu 反应或者 SNAr 亲核芳香取代完成伪糖与嘌呤的偶联,脱保护得到终产物。
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5‑7 元扩环嘌呤合成
合成核心是在咪唑片段上搭建七元环,常用反应有Pd催化偶联、分子内缩合、aza‑Mannich 反应、Pictet‑Spengler 环化。
合成难题:七元环闭环难度高,反应过程中易发生亚胺、酰胺相关副反应。
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构效关系
C6 位置引入芳基、杂芳基,能够增加 π‑π 堆叠,提升分子活性;
抗肿瘤系列:芳环上游离酚羟基有利于活性,替换为甲氧基后活性下降;
N‑甲基化效果高度依赖整体骨架,部分分子中会降低活性;
抗病毒系列:C6 位点耐受度较高,噻吩杂环可以替代苯基,依旧保留抗 VZV 活性。
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N7/N9 侧链接入哌嗪、吗啉极性基团,可改善分子水溶性及膜通透性;
大体积疏水基团虽有利于激酶抑制,但干扰聚合酶识别,抗病毒活性下降;
对于核苷类抗病毒分子,糖与侧链羟基的数量、空间排布影响分子活性,羟基直接决定分子能否被激酶磷酸激活,是发挥抗病毒活性的先决条件。
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总结
经嘌呤母核稠合新环、嘌呤骨架扩环等改造策略,可以调控分子,得到抗肿瘤/病毒活性先导物;
面临难题:部分先导物水溶性不足、药效发挥依赖特定激酶激活、存在毒性风险、耐药问题;
需将有机合成、构效关系、ADME 与安全性评价结合,推进抗肿瘤、抗病毒潜力嘌呤类分子的设计与开发。
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