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这篇综述聚焦 2015 - 2024 年糖共轭杂环化合物，涵盖合成方法与生物活性研究。杂环（如噻二唑、吡啶等）与碳水化合物结合形成的糖杂化物，能改善药物特性。文章分类阐述其合成及生物活性，为设计高效糖类小分子药物提供参考。
引言
杂环化合物是生物活性分子中常见的结构，广泛存在于各类合成药与天然药中。在五、六元环框架内引入氮、硫、氧等杂原子，赋予了杂环独特的结构与电子多样性。这些杂原子可让杂环与多种受体发生疏水或亲水相互作用，产生特定生物活性，还能调节分子在生理 pH 值下的疏水性、亲水性和电离性，影响药代动力学性质。像三唑、咪唑、嘧啶等杂环，更是药物中常见的组成部分。据统计，2023 年美国 FDA 批准的小分子药物中，含氮杂环的药物占比达 33% 。
碳水化合物是重要的生物分子，以糖缀合物形式广泛存在于哺乳动物细胞表面，参与众多病理和生理过程，包括碳水化合物代谢、信号通路、细胞通讯等。因其功能多样、立体化学丰富、生物相容性好且无毒，在药物设计中极具吸引力。不过，基于碳水化合物的药物开发进展缓慢，在 2015 - 2024 年获批的 290 多种药物中，这类药物仅有 11 种 。主要原因在于其药代动力学性质不佳、受体亲和力有限，且合成修饰复杂，尤其是端基立体化学方面。
目前，将生物活性杂环与天然产物进行糖共轭，成为获取新型、有效的糖类先导化合物的有效策略。糖共轭是将碳水化合物部分共价连接到其他分子上的过程。将糖类引入杂环，不仅能提高生物活性成分的亲水性和生物利用度，还能降低毒性和副作用，改善安全性。同时，糖类参与多种相互作用，可微调杂环化合物的药理作用和靶向机制。市场上已有不少同时含碳水化合物和杂环的药物，如抗癌药替尼泊苷（Teniposide）、抗生素克林霉素（Clindamycin）、抗糖尿病药卡格列净（Canagliflozin）等，这些都彰显了糖杂环小分子在疾病治疗方面的巨大潜力。
本文主要回顾 2015 - 2024 年间，通过糖类与常见杂环杂交开发的基于碳水化合物的小分子的合成与生物活性。根据与糖相连的杂环环大小，将糖共轭杂环分为三类：五元杂环（噻二唑、恶二唑等）、六元杂环（吡啶、嘧啶）和稠环杂环（吲哚、苯并咪唑等），旨在为合成有机化学家和药物化学家设计高效糖类小分子提供参考。
与五元杂环共轭的碳水化合物
五元杂环化合物结构多样，包含恶二唑、噻二唑、吡唑、咪唑、噻唑烷等。其紧凑的环结构通常含有一到三个氮、氧、硫等杂原子，赋予这类化合物多样的生物活性和结构灵活性，在药物化学领域占据重要地位。将碳水化合物与五元杂环共轭，可进一步拓展其生物活性和应用范围，相关研究在药物研发方面展现出广阔前景。
与六元杂环共轭的碳水化合物
吡啶和嘧啶是研究较为广泛的六元杂环，在碳水化合物共轭和生物活性评估方面备受关注。这得益于它们多样的化学反应性和显著的药理潜力。特别是嘧啶，因其能模拟核碱基，干扰 DNA/RNA 合成和酶活性，成为药物设计的重要骨架。该部分主要阐述具有生物活性的糖缀合物的合成方法，以及这些化合物在药物研发中的潜在应用价值。
与双环 / 稠环杂环共轭的碳水化合物
吲哚、苯并噻唑、苯并咪唑、香豆素和喹啉等是研究深入的稠环双环杂环。通过多种方式将它们与糖部分共轭，能够设计出具有多样生物活性的新一代治疗药物。本部分详细介绍了这些糖杂环的合成策略以及生物活性评估情况，并在表 2 中突出展示了其中最重要的化合物，为进一步研究和开发相关药物提供了关键信息。
结论与展望
碳水化合物与杂环的共轭是一种极具前景的策略。它可以通过碳水化合物介导的相互作用，提高生物活性化合物的生物利用度和靶向选择性，同时降低毒性和副作用。本文全面回顾了过去十年在合成各类生物活性杂环糖杂化物方面取得的重大进展，尤其强调了创新的合成方法。未来，随着研究的深入，有望开发出更多高效、低毒的基于糖杂环的治疗药物，为解决各种疾病问题提供新的有效手段，推动生命科学和医学领域的进一步发展。
