Uma série de novos conjugados de camptotecina e 5-fluorouracil foi sintetizada pela primeira vez e suas atividades citotóxicas contra duas linhagens de células humanas tumorais (SGC-7901 e A-549) assim como a determinação farmacocinética in vitro da estabilidade de lactona foram investigadas. Dentre estes compostos, a maioria apresentou atividades citotóxicas comparáveis ou superiores a 2, mas menos potentes quando comparados a 1. Em particular, os conjugados 10b e 10d foram altamente ativos contra A-549 com valores de IC 50 de 0,45 e 0,38 mmol L -1 , respectivamente. Além disto, a determinação farmacocinética in vitro dos níveis de lactona do composto representativo 10b mostraram que o tempo de vida biológico de suas formas de lactona em plasma humano e de rato aumentaram significativamente quando comparados com o compostomãe 1. O método de relações quantitativas de estrutura-atividade (QSAR) foi então aplicado para o desenvolvimento de modelos lineares para prever as atividades citotóxicas destes derivados que ainda não foram sintetizados ou testados experimentalmente. Além disto, 'docking' molecular foi utilizado para esclarecer o modo de ligação destes derivados a DNA topoisomerase humana I. Ligações de hidrogênio importantes foram observadas entre estes derivados e seu receptor. Os resultados de modelagem molecular e estudos QSAR podem ser usados para guiar o design de novos conjugados com maior atividade antitumoral.A series of novel conjugates of camptothecin and 5-fluorouracil were first synthesized and their cytotoxic activities against two human tumor cell lines (SGC-7901 and A-549) as well as in vitro pharmacokinetic determination of lactone stability were studied. Among these compounds, most tested conjugates showed comparable or superior cytotoxic activities to 2, but less potent compared with 1. Particularly, conjugates 10b and 10d were highly active against A-549 with IC 50 values of 0.45 and 0.38 µmol L -1 , respectively. Also, the in vitro pharmacokinetic determination of lactone levels of representative compound 10b showed that the biological life span of their lactone forms in human and mouse plasma significantly increased compared with their mother compound 1. Quantitative structure-activity relationship (QSAR) method was then applied for developing linear models to predict the cytotoxic activities of these derivatives that have not yet been synthesized or experimentally tested. In addition, molecular docking was used to clarify the binding mode of these derivatives to human DNA topoisomerase I. The important hydrogen-bonding interactions were observed between these derivatives and their receptor. The results from molecular modeling and QSAR study can guide the design of novel conjugates with higher antitumor activity.