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碳酸酐酶Ⅸ（CAⅨ）是一个肿瘤相关蛋白,它在正常的组织中几乎不表达,但能够在缺氧肿瘤细胞中高度表达,参与肿瘤细胞的pH调节、增殖、粘附以及恶性转移等过程,现已逐渐成为一个抗肿瘤药物潜在的作用靶点。经典的抑制CAⅨ活性片段是磺酰胺（-SO2NH2）结构,磺酰胺基团可与CAⅨ活性口袋的Zn2+形成配位作用,再通过在磺酰胺上连接不同的取代基团,可提高对CAⅨ的抑制活性和选择性。其中,糖基结构的引入使得抑制剂对CAⅨ的活性和特异性都获得了很大的提高。同时,从CAⅨ的结构特征和亚细胞定位出发,根据非膜渗透性原理,抑制剂的糖基化可降低其对膜的渗透性,因此,能够特异性作用于活性中心位于胞外的CAⅨ。此外,特殊糖模块在肿瘤靶向给药系统中还能够特异性作用于肿瘤细胞。综上所述,基于本课题组扎实的糖化学合成基础,本文设计合成了五类基于糖基结构的新型CAⅨ抑制剂,旨在获得活性更好且对CAⅨ与同工酶、肿瘤细胞与正常细胞的具有双重选择作用的先导化合物。所合成的化合物共计73个,67个未见文献报道,结构均经1HNMR、13CNMR和HR-MS（ESI）确证。考察了目标化合物对CAⅨ和CAII的抑制活性以及抗肿瘤增殖活性,通过计算机辅助药物设计方法,预测了目标化合物的cLog P和透膜性以及目标化合物与CAⅨ的作用模式。通过拼合原理,将芳基硫脲结构、糖基硫脲结构及6位磺酰基取代的吡喃葡萄糖结构进行拼接,并将磺酰胺基团替换成其生物电子等排体竣酸基团,设计合成了LA系列化合物14个。CA Ⅸ酶抑制活性结果表明,除了带有苯磺酰胺基团的化合物5h和6h的活性与阳性对照药乙酰唑胺（AZA）相当或更好以外,其他化合物均没有活性,表明与酶活性中心Zn2+作用的有效片段不是羧酸基团,而是磺酰胺基团。通过CA亚型选择性实验,发现糖环裸露的化合物6h对CAⅨ有一定的选择性。根据LA系列化合物所得到的活性结果,保留苯磺酰胺基团作为CAⅨ的活性基团,通过硫脲连接臂,连接不同的单糖结构,设计并合成了 LB系列化合物12个。酶抑制活性结果显示,糖环裸露的化合物的酶选择性均优于AZA,化合物11a-11c和11f对CA Ⅸ的活性比AZA好;裸露糖基结构对CAⅨ的活性影响是六碳糖优于五碳糖;糖基结构乙酰化后对CAⅨ的抑制活性降低且选择性丧失。对11a进行分子对接研究,发现磺胺基团可与Zn2+形成配位作用,而糖基和硫脲基可与CAⅨ活性中心形成6个氢键作用,但其对CAII的结合作用却较弱,这可能是化合物具有选择性的原因。此外,化合物cLog P值预测显示糖基乙酰化后脂水分配系数比较理想,可以通过前药的方式来提高糖基裸露化合物的脂水分配系数。拓扑极性表面积（TPSA）值显示化合物具有很好的非膜渗透性,这可能进一步增加对催化域位于胞外的亚型CAⅨ的选择性。以LB系列化合物为先导,将单糖替换成氨基葡萄糖,并在糖的2位氨基引入磺酰基,形成二级磺酰胺基团,旨在通过该基团增加目标化合物与CAⅨ的相互作用,设计合成了 LC系列19a-19r共计18个化合物;将氨基葡萄糖2位磺酰基替换成乙酰基和三氯乙氧羰基,通过改变连接臂长度,设计合成了 16a-16c、23a-23c和24a-24c共计9个化合物。该系列中,部分化合物活性优于阳性对照药AZA,相比于LB系列化合物,活性有所提高,但该系列化合物对CA Ⅸ的选择性丧失;糖基2位N-取代基对活性有较大影响;糖环羟基的乙酰化以及连接臂长度对酶活性都有影响。对活性最好的化合物19f（IC50= 10.01 nM）进行了分子对接研究,其与CAⅨ产生了更强的相互作用。由于在糖基上引入了亲脂性基团,因此cLogP均有所提高,部分化合物在0.0785到1.0453之间,体现了较好的脂水分配系数。化合物的TPSA值显示该系列化合物对膜的透过性较差,有助于选择性作用于CAⅨ。为了避免硫脲结构在代谢过程中可能产生的潜在毒副作用,通过1,3-偶极环加成反应构建三氮唑基团,替换硫脲基团作为连接臂,将不同的单糖和苯磺酰胺进行连接,设计并合成了 LD系列共4个化合物。酶抑制活性实验表明,该系列化合物对CAⅨ的活性均比AZA弱,且没有体现对CA Ⅸ的选择性;不同的单糖结构对CAⅨ的抑制活性影响较大,但相比于LB系列化合物活性均有所下降。分子对接结果显示,三氮唑基团和糖基结构均与CAⅨ活性中心氨基酸残基形成了相互作用,但由于三氮唑基团与酶活性中心形成的是疏水作用,与LB系列硫脲结构形成的氢键作用力相比,作用较弱,因此活性降低。将LC系列化合物中N-磺酰基取代的化合物连接臂替换成三氮唑结构,设计合成了LE系列化合物16个。酶抑制活性结果显示,二级磺酰胺基团的引入对活性有提高的作用,该基团上的取代基对活性影响较大。分子对接结果表明,该系列化合物对CAⅨ的抑制活性均不如AZA,且没有选择性;但相比于LD系列化合物,部分含有二级磺酰胺基团的化合物对CAⅨ活性有所提高;二级磺酰胺上的取代基对活性也有影响。化合物341与CAⅨ的分子对接实验表明,除了三氮唑和糖基结构对CAⅨ活性中心的氨基酸残基有作用外,二级磺酰胺基团上的取代基也与CAⅨ形成了疏水作用。相比于硫脲为连接臂的化合物,LD和LE系列化合物的cLog P呈现下降趋势,但仍有部分化合物的cLog P值在0-3之间。化合物的TPSA值也均大于140 A2,对膜的透过性降低,可特异性作用于CAⅨ。所合成的化合物对HT-29、MDA-MB-231和HCT116三个细胞株的体外抗肿瘤细胞增殖活性研究结果表明,本论文所获得的新颖结构CAⅨ抑制剂,尽管表现突出的酶抑制活性,但在细胞试验中未能表现出明显的抗肿瘤效果,表明CAⅨ与肿瘤的相关性深奥且复杂,需要进一步开展更为深入的药理试验。