糖的起源可以追溯到古代文明,但她的鼎盛时期却在现代,近年来倍受科研学者的关注。糖类化合物在科学界的重要性从每一个含有糖骨架的功能性分子中体现出来,人们对其得认识已从简单的储能分子跨越为生命过程中重要的信息传导分子。目前,糖科学已经涉及到许多研究领域,包括有机化学、生物化学、材料化学及药物化学等,并通过多学科交叉研究进一步体现了其潜在价值。本文对糖化学的发展及其重要的应用价值进行了概述,分别从糖组学、糖骨架药物及功能糖模拟物几个方面阐述了糖科学的研究意义。糖领域所取得的成就推动了其在生物学、医药学、免疫学等生命科学的进展,同时也推动了人类科学的进步。为研究高效构建糖模拟物及新型糖氨氧酸衍生物的合成方法及其重要的生物学功能本文依据内容分为以下两部分：第一部分蛋白酪氨酸磷酸酯酶(PTP)为调节生命体内去磷酸化作用的关键疾病蛋白家族,其成员蛋白质酪氨酸磷酸酯酶1B(PTP1B)是体内信号传导路径中关键的负调节剂,在调节细胞内的传导路径及细胞的增长、分化、有丝分裂及T细胞活化等生理过程中有举足轻重的作用,其功能性障碍将会引起癌症,神经紊乱和糖尿病等重大疾病可以作为治疗癌症、糖尿病和免疫学混乱的新靶点。潜在的、具有高选择性、高生物利用度的PTP1B抑制剂有望成为2型糖尿病、肥胖症和癌症的治疗药物。本研究工作根据PTP1B的结构特征结合糖骨架中含有活性及空间取向性各异羟基的结构优势,应用一价铜催化的叠氮与端基炔环加成反应(Cue-AAC)设计并构建了一系列的PTP1B小分子抑制剂,包括糖基化的氨基酸、苯乙酮、苯甲酸及α-酮基羧酸衍生物,并研究了其生物活性。其中化合物35、36、38和40系糖基化的a-酮基羧酸衍生物表现出了良好的生物活性,IC50值分别为1.5,4.8,3.2,5.6μM,具有潜在的应用价值。对化合物的合成及生物活性作了探讨的同时应用计算机虚拟对接成功推测了抑制剂38与靶标契合模式。此外,化合物35和36为分别为具有双分子三氮唑环的α-酮基羧酸Cue-AAC吡喃糖产物,表现出一定的光学探针性质,当分别加入适量的Ni2+后,其荧光有不同程度的淬灭现象。第二部分根据碳水化合物在生物系统中的重要功能及其潜在的药用价值,本部分设计了一系列新型的糖砌块—糖氨氧基酸砌块,及由砌块构建的寡糖模拟物。具体内容为将氨氧基和羧基两大功能性官能团共同引入到糖环上,彼此占据糖环不同的位点,通过酰胺化反应将砌块串联。重点合成了糖环2位引入羧基,6位引入氨氧基的糖砌块,并以此成功构建了二聚、三聚、四聚糖模拟物,通过CD光谱对其结构特征进行了初步的研究。同时对糖环3位引入羧基,4位引入氧氨基的糖砌块合成进行了探索,并取得了初步的结论。本章中所合成的砌块分子可以通过酰胺键合成多种多样的功能性复合糖,是一类潜在制备功能性糖模拟物的有利模块工具。