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糖类除了提供能量与细胞支架的作用外，还参与许多生物学过程，可与蛋白、mRNA等功能性分子作用，影响着细胞的生长、分化、凋亡甚至是癌变。随着糖科学的发展，越来越多的功能性糖链被发现，但基于多糖活性区域靶向性糖链的合成报道仍为少见，这为糖类药物的研发提供新的机遇与挑战。 Galectin-3是能特异性识别半乳糖凝集素galectin家族中的一员，是β-半乳糖凝集素，在胰腺癌细胞中高表达，能促进胰腺癌细胞的生长及转移，是抗胰腺癌创新药物发现的一个潜在靶分子。本论文涉及基于半乳聚糖及其衍生物潜在靶向galectin-3三种糖链化合物的合成。 本论文的第一部分是RN1多糖活性域的合成。RN1是本实验室报道的一种多靶向、具有抗胰腺癌活性的阿拉伯半乳聚糖(Zhang L.，et al.Oncogene.2017，36(9):1297-1308)。报道文献推断出的重复单元结构为以β-1，6-半乳聚糖为主链，每隔三个糖残基在半乳糖的3位上带有两种可能支链3-O-[3-O-(β-D-Gal/α-L-Ara)-5-O-(α-L-Ara)-α-L-Ara]-β-D-Gal的一种。如许多多糖一样，结构的复杂性阻碍了RN1的进一步研究，特别是基于其活性区域创新药物的研究。因此本课题旨在通过化学方法合成RN1多糖片段，探究RN1多糖的活性区域。最终合成了3个衍生自RN1支链的寡糖，包括两个五糖2-18:3-O-{3-O-[3，5-O-di-(α-L-Ara)-α-L-Ara]-β-D-Gal}-β-D-Gal-OBn和2-27:3-O-{3-O-[3-O-(β-D-Gal)-5-O-(α-L-Ara)-α-L-Ara]-β-D-Gal}-β-D-Gal-OBn以及一个四糖2-21:3-O-{3-O-[5-O-(α-L-Ara)-α-L-Ara]-β-D-Gal}-β-D-Gal-OBn。在合成路线上共用了许多中间体，如2-8和2-14等，路线整体较为效率。在抗胰腺癌活性方面，五糖2-18和2-27在一种胰腺癌细胞系BxPC-3上展现出与RN1相当的抗肿瘤活性（相同质量浓度）。其中四糖2-21在吉西他滨耐药细胞系PANC-1上高浓度时（500μM）展现出了85％的抑制率。因此RN1的支链在RN1的抗胰腺癌活性中发挥着重要作用，而四糖2-21可能是多糖RN1的活性区域之一，有希望成为吉西他滨耐药性的胰腺癌治疗的新型先导化合物。 本论文第二部分是全合成连接区域四糖及硫酸乙酰肝素糖胺聚糖链的生物合成前体六糖（重复区域二糖+连接区域四糖）。硫酸乙酰肝素蛋白聚糖是一类存在于细胞膜或细胞外基质中的蛋白聚糖（Proteoglycan），是生长因子共受体，介导细胞的生长与分化;，还影响着肿瘤细胞的生长，侵袭和转移。其硫酸乙酰肝素聚糖的生物合成起始于所谓的“连接区域”，然后由N-乙酰葡萄糖胺(N-GlcNAc)和葡萄糖醛酸(GlcA)交替延长。Glypican-1是一种通过GPI锚定在细胞膜的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖。Galectin-3是一种内源性的半乳糖凝集素，与某些分子内的β半乳糖结构具有高亲合力。根据文献报道glypican-1和galectin-3均在胰腺癌细胞上具有高表达。在NO和铜离子以及邻近自由巯基的作用下，glypican-1的硫酸乙酰肝素糖链会被降解至靠近连接区域四糖的位置。连接区域带有两个半乳糖结构，故存在与galectin-3结合的可能性，当糖链被部分降解后，连接区域及相关结构得到更有效的暴露，或有可能是glypican-1与galectin-3以及其他蛋白结合的位点。考虑到糖链合成的难度，我们计划将该糖链的合成作为长期的工作来进行。 在本课题中，解决了许多难题: 1.发展了两种木糖2、3、4位羟基选择性保护方法解决了用于磷酸化修饰连接区域合成的木糖切块制备难题，为鲜有报道的木糖切块构建方法提供了有效的补充; 2.GlcN-GlcA糖苷键的合成中，低活性供体(GlcA-GlcN-OC(NH)CCl3)和低活性受体(HO-GlcA-Gal-SPh)不易反应，且在一定浓度的催化剂作用下会产生硫酚迁移至供体的副产物。最终，通过相对稳定的OTDS替代半乳糖1位SPh解决该糖苷键的合成，为类似硫酚副产物的避免提供有效的解决思路; 3.GlcA-Gal糖苷键的合成中，由于GlcA和Gal的2位都是大位阻保护基Piv保护，增加了糖苷键合成的空间位阻，最后通过改变糖苷化顺序，在最简单的单糖半乳糖受体上优先完成该苷键，为大位阻糖苷键的合成提供解决思路。 4.Gal-Gal糖苷键的合成中，三氯乙酰亚胺酯Gal供体不与受体反应，而快速转化为对应的酰胺副产物，通过采用甲苯替代二氯甲烷作为溶剂高效地解决了该糖苷键的合成，为类似酰胺副产物问题的解决提供参考。 5.Gal-Xyl糖苷键的合成中，如许多报道的文献一样，即便有酰基的邻位参与，也常常得到α/β混合产物。为解决该问题，我们采用相对二氯甲烷极性更小的甲苯作溶剂，并加入降低反应温度从而降低反应速度，最终得到单一β构型动力学产物，为日后该糖苷键的合成提供有效的解决方法。 最终，成功合成了GlcA-β-1，3-Gal-β-1，3-Gal-β-1，4-Xyl-β-Ser和GlcA-β-1，4-GlcN-β-1，4-GlcA-β-1，3-Gal-β-1，3-Gal-β-1，4-Xyl-β-Ser骨架。这部分工作为奠定了该糖链合成的路线基础，为后续工作的展开提供了坚实的物质支持。 本论文的第三部分是靶向galectin-3的吉西他滨类似物的合成。吉西他滨是抗胰腺癌临床主要治疗药物之一，但由于其对细胞缺乏良好选择性，其毒副作用非常大。因此通过连接β-半乳糖结构使之具有靶向galectin-3的可能，让胰腺癌肿瘤特异性富集这样吉西他滨，有可能降低吉西他滨对正常细胞的毒性。我们先是结合前药策略确定吉西他滨修饰的位点，在氨基上接11-叠氮基十一酸，长脂肪糖链与酰胺键的修饰，有利于提升吉西他滨在体内的稳定性、糖链结构对galectin-3的靶向、吉西他滨的释放。考虑到合理的多价结构常常可以显著提升糖结构与凝集素的亲合力，故我们采用季戊四醇为母核的树状分子，利用点击化学得到带有3价半乳糖的吉西他滨类似物(Gal3-Gerncitabine)。这部分工作为靶向性吉西他滨类似物合成的连接位点，连接方式，合成路线奠定了基础。 综上，本论文探索了靶向galectin-3基于半乳聚糖及其衍生物的糖链合成。为基于糖类靶向性抗胰腺癌创新药物的研究奠定了理论和物质基础。