糖类广泛存在于自然界,在生物系统中发挥了至关重要的作用。细胞、病毒表面的“糖链”参与了重要的生命过程,而寡糖对于解决病毒和细菌感染、寄生虫侵染、癌症等重大健康问题具有重要意义。然而,糖生物学研究的主要“瓶颈”是难以从自然界获得纯净、结构明确的寡糖。在很多情况下,化学合成是几乎唯一的有效途径。另一方面,复杂寡糖化学合成的难度和挑战始终制约着糖生物学的发展。由于寡糖结构的复杂性和多样性,化学和区域选择性、立体选择性控制等难题是寡糖合成中常常遇到的关键挑战。寡糖的化学合成始终缺乏普适的方法和有效的工具,任何一个寡糖的化学合成都是独立的研究课题,并且可能耗时数月、甚至数年。近年来,化学家已经发展了越来越多的方法用以组装寡糖。尽管如此,寡糖的化学合成依然遗留了很多科学难题和极端消耗时间等问题。目前,复杂寡糖的合成仍然只能由高度专业化的糖化学小组来完成。硫酸化寡糖是一类分布广泛、结构复杂多样的分子,主要包括：海洋岩藻多糖类、葡胺聚糖类。由于具有广泛的生物功能和复杂的分子结构,硫酸化寡糖已逐渐成为糖化学领域的“热门”合成目标。本论文主要研究天然及具有重要生物意义的硫酸化寡糖的全合成,通过发展有效的合成策略和方法,实现目标分子的高效、高立体选择性合成,并解决合成中出现的化学问题。第二章中,报道了褐藻Sargassum polycystum多糖中稀有序列的硫酸化半乳岩藻四糖的首次全合成。目标分子具有新颖的结构特征,包括核心部分的稀有的[→2)-α-D-Galp-(1→]单元以及4个连续的1,2-cis糖苷键,这些也导致了其化学合成的难点和挑战。通过发展正交保护的合成砌块,以及从4个单糖砌块起始的[2+2]汇聚式组装策略,高效、高立体选择性地完成了目标硫酸化四糖的全合成,实现了连续多个1,2-cis-α-糖苷键的立体选择性构建。合成线路总步骤35步(最长线性步骤15步)。关键性地,我们发展了正交保护的D-半乳糖砌块,通过4-OAc远邻基参与作用实现了1,2-cis-α-半乳糖苷键的立体选择性构建,通过2-OPMB临时保护基实现了糖链增长。此外,通过合理设计的L-岩藻糖砌块和糖基化反应条件,并结合糖基化反应的溶剂效应等,实现了连续多个1,2-cis-α-糖苷键的立体选择性构建。通过亚胺酸酯给体和1-硫苷受体的正交糖基化,构建了非还原端的岩藻二糖硫苷,免去了相应的保护基转化。综合运用现代二维核磁共振技术,完成了目标分子及合成中间体中所有’H、13C信号的完全归属,证实了四糖中1个(1→2)-和2个(1→3)-糖苷键连接,对4个连续的1,2-cis-α-糖苷键的构型进行了确定。第三章中,报道了酵母菌Pichia holstii NRRL Y-2448细胞外磷酰甘露五糖的首次全合成。通过发展保护基和寡糖组装策略,高效、高立体选择性地完成了目标磷酰五糖的全合成。此外,通过目标五糖的硫酸化修饰,制备了具有抗肿瘤血管生成活性的高度硫酸化衍生物。为了构建α-(1→3)-连接的核心寡糖链,我们在初期设计并依次尝试了“基于预活化的连续糖基化”和“以硫苷为给体的汇聚式组装”等组装策略,但都未获得成功。存在的主要问题是：α-(1→3)-连接的甘露二糖硫苷具有异常低的活性。通过机理探讨和计算化学研究,我们首次发现并提出了由α-(1→3)-糖苷键连接导致的“去武装扭转效应”。基于上述因素,我们发展了“还原端起始的迭代糖基化策略”,用以构建目标五糖中α-(1→3)-连接的核心寡糖链。对于酵母Pichia holstii NRRL Y-2448细胞外磷酰甘露五糖的全合成,我们采用上述策略,依次组装还原端砌块、正交保护的核心硫苷砌块、非还原端砌块,通过若干个迭代的“糖基化组装-脱保护”循环,得到全保护的五糖中间体。通过选择性脱除6v-OLev保护基,再进行磷酰基的后期引入。最后,通过脱乙酰基、脱硅基、脱除苄基等过程,完成了目标磷酰甘露五糖的首次全合成。线路总步骤34步(最长线性步骤21步)。我们采用现代二维核磁技术对目标分子进行了结构分析。第四章,发展了基于正交保护的模块化系统合成策略,用于合成结构多样性的硫酸化甘露寡糖。在第三章的Pichia holstii NRRL Y-2448磷酰甘露五糖的全合成研究中,我们发展了正交保护的合成砌块和“还原端起始的迭代糖基化”策略。在此基础上,我们发展了“模块化系统合成策略”：首先,通过系统化的方法构建正交保护的甘露单糖砌块库,采用统一化的糖基化方法组装寡糖链,再通过正交去保护和硫酸化修饰,用以合成具有不同结构特征、不同硫酸化组合的甘露寡糖类似物。对其抗肿瘤血管生成活性进行初步研究。通过模块化系统合成策略,我们合成了若干个具有特征结构的硫酸化甘露寡糖：1)含α-(1→3)/(1→2)-糖苷键连接的高度硫酸化甘露寡糖；2)含α-(1→3)/(1→2)-糖苷键连接的低硫酸化程度的甘露寡糖；3)含α-(1→4)./1→2)-糖苷键连接的硫酸化甘露寡糖；4)含α-(1→3)/(1→6)-糖苷键连接的支链硫酸化甘露寡糖。此外,我们还合成了：1)含有α-(1→4)/(1→6)/(1→3)-和β-(1→3)-糖苷键连接的甘露寡糖前体；2)含α-(1→6)/(1→6)/(1→3)-糖苷键连接的支链甘露五糖前体。初步显示了“模块化系统合成策略”的可行性和有效性。硫酸化甘露寡糖相关的抗肿瘤血管生成活性研究正在进行中,初步的结果显示,部分化合物具有明显的抗微管生成活性。