高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA)是一种由于体内嘌呤核苷酸代谢异常引起尿酸持续升高的慢性疾病,是痛风发生的病理基础。随着我国经济的发展和人们生活水平的提高,近些年痛风发病率迅速增长,现已成为仅次于糖尿病的第二大代谢类疾病。黄嘌呤氧化酶(Xanthine oxidaseselleck Gefitinib,XO)是催化尿酸生成的关键酶,其抑制剂(Xanthine oxidase inhibitors,XOIs)可有效抑制尿酸的生成,用于治疗HUA和痛风。但目前已上市的XOI类抗痛风药物种类较少且均具有不同程度的不良反应,因此新型XOIs的设计与开发具有重要意义。非嘌呤类XOIs在降低体内尿酸水平方面具有更高的选择性、有效性和安全性,本论文以经典非嘌呤类XOI非布司他为先导化合物,运用生物电子等排体原理对其骨架进行了改造,设计并合成了一系列5-(N-取代-3-氰基吲哚-5-基)异噁Bone morphogenetic protein唑-3-甲酸衍生物。具体合成路线如下:以氯代肟基乙酸乙酯为起始原料,与三丁基锡乙炔进行环加成反应并卤代得到5-碘代异噁唑-3-甲酸乙酯,进一步与5-吲哚硼酸进行Suzuki偶联反应,并在吲哚环3位引入氰基生成基础中间体5-(3-氰基-1H-吲哚-5-基)异噁唑-3-甲酸乙酯,再与对应的卤代物进行烷基化反应,最后将酯基水解得到目标化合物5-(N-取代吲哚-5-基)异噁唑-3-甲酸衍生物(L01-L25)。所合成的25个目标产物均未见文献报道,通过核磁共振氢谱(~1H NMR)、核磁共振碳谱(~(13)C NMR)和高分辨质谱(HRMS)进行了结构表征。本论文采用紫外分光光度法,对25个目标化合物进行了酶水平的生物活性测试,并分析了其构效关系。大多数目标化合物对XO均表现出较强的抑制活性,半数抑制浓度IC_(50)值在0.133-1.840μM之间,表明了吲哚类异噁唑羧酸结构作为新型XOIs骨架的有效性和研究可行性。其中,化合物L03对XO的抑制活性最好(IC_(50)=0.133±0.007μM),虽不及非布司他(IC_(50)=0.014±0.001μM),但较经典XOI类抗痛风药物别嘌呤醇(IC_(50)=2.930±0.262μM)的活性提高了22倍。酶促反应动力学研究表明,化合物L03对XO的抑制类型为线性混合型抑制,且对游离酶的抑制作用强于酶-底物复合物,对游离酶的抑制常数K_i为0.043μM,对酶-底物复合物的抑制常数K_(is)为0.362μM。本论文同时采用分子对接的方法探究了化合物L03与XO的作用机理。结果表明,目标化合物L03吲哚环上的氰基可与XO结合位点中氨基酸残基Asn768和Lys771形成2个氢键,异噁唑selleckchem AZD6738环可与Phe914和Phe1009形成π-π堆积作用,异噁唑环上的羧基还可与Arg880和Thr1010形成多个氢键。除保留了这些与非布司他类似的关键相互作用之外,目标化合物L03还与XO产生了新的相互作用,如异噁唑环上的O原子与氨基酸残基Ser876和Thr1010形成2个氢键,N原子与氨基酸残基Thr1010形成1个氢键。这些相互作用可能是目标化合物L03对XO抑制活性较好的原因,也为该系列衍生物的构效关系提供了理论支撑与参考。综上所述,本论文设计并合成的吲哚类异噁唑羧酸衍生物对XO具有较强的抑制作用,证明了该新型非嘌呤类XOIs骨架的有效性。其中,化合物L03对XO的抑制活性最佳,有望成为新型抗痛风药物的苗头化合物,本研究也为后续新型非嘌呤类XOIs的设计与开发提供了一定的设计思路和理论基础。