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当今,随着生活水平的不断提高,越来越多的人患上糖尿病和肥胖症。糖尿病是继癌症、心血管疾病之后的又一大疾病,是一种内分泌紊乱引起的代谢性疾病。糖尿病分为1型糖尿病和2型糖尿病,1型糖尿病是胰岛素缺乏性疾病,而2型糖尿病是胰岛素抵抗性疾病。基于蛋白质酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）在胰岛素信号传导中起到的负调控作用,可以通过抑制PTP1B而达到治疗糖尿病的目的。目前有很多药物设计和药物筛选的方法。20世纪90年代早期,高通量筛选和组合化学广泛用于药物发现。21世纪初,很多制药公司使用高通量筛选建立了含有数百万种分子的化合物库,从而发现药物或筛选先导化合物。然而,一些筛选出来的化合物选择性差,配体结合效率差,或者不具有类似药物的性质。因此,发现新的药物筛选方法至关重要。1981年,William Jencks等人提出,分子对靶蛋白的亲和力是分子中片段对靶蛋白亲和力作用的函数,这一提议为基于片段的药物发现奠定了强有力的理论基础。但这一理论提出并未受到业界广泛关注。1985年,Nakamura等人研究了抑制剂与HMG-Co A还原酶相互作用的实验,从实验方面为基于片段的药物发现奠定了基础。20世纪90年代,雅培公司的研究人员发现结构与活性关系（SAR）用以筛选片段之后,基于片段的药物发现得到了发展。基于片段的药物发现（FBDD）是使用弱结合片段（分子量<300 Da）为起点的早期阶段的药物发现的方法。在不同的FBDD方法中,我们选择使用由Sharpless等人开创的点击化学的原位筛选方法用于合成一系列靶蛋白抑制剂小分子。该方法既不需要复杂的仪器也不需要靶蛋白的突变。到目前为止,通过基于片段的药物发现得到了30多种正处于临床试验的不同阶段的化合物,其中有两个药物已经被FDA批准,分别是Zelboraf和Venetoclax。其中,Vemurafenib（商品名为Zelboraf）可以治疗晚期黑色素瘤,它是第一个从基于片段药物的药物发现的片段中合成的小分子抑制剂,药物Zelboraf的成功发现进一步说明了在药物发现领域中基于片段的药物发现筛选药物片段的重要性。蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）是使酪氨酸残基磷酸化的细胞内蛋白质去磷酸化的信号酶,与蛋白酪氨酸激酶（PTK）一起调节蛋白酪氨酸磷酸化的水平,并在调节许多不同的细胞过程中发挥重要作用。包括细胞生长、增殖和分化、代谢、免疫反应和细胞-细胞粘附。蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）和蛋白酪氨酸激酶（PTK）紊乱则会诱发某些疾病,例如糖尿病、肥胖、癌症和炎症等。到目前为止,通过靶向蛋白酪氨酸激酶（PTKs）发现了一些药物,这些药物对不同的癌症治疗有重要影响。然而,蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）作为药物靶点尚未被完全开发。据报道,蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）是糖尿病、癌症、类风湿性关节炎和炎症等病症的潜在药物靶点。非受体蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）如蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）含有一个单一的催化结构域。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）是PTP家族的原型酶,含有N末端催化结构域和C末端无催化结构域,而C末端将PTP1B靶向特定位点于内质网上。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）被认为是胰岛素和瘦蛋白信号传导途径的负调节物。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）基因的染色体定位于20 q13,据报道人类20号染色体的13q区域与糖尿病和肥胖之间存在某种关联;（基因敲除实验）缺乏功能性蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的小鼠增加了胰岛素敏感性,改善了葡萄糖耐受量和对饮食诱导的肥胖表现出了抵抗性,重要的是小鼠中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）基因的缺失是非致死性的。由此,蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）可能成为治疗肥胖症和2型糖尿病的潜在靶点。然而,大多数蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）的活性位点是高度保守的,在蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）中,与蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）具有最高同源性的蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）是T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶（TC-PTP）。PTP1B和TC-PTP具有不同的生理作用,TC-PTP在免疫稳态调节中发挥关键作用,可调节T细胞的活化,在造血细胞中广泛表达。PTP1B和TC-PTP在催化域中大约有74%的序列同源性,在催化位点中有大概100%序列同源性。更重要的是,与PTP1B基因敲除实验现象不同,TC-PTP缺陷小鼠的造血区室有严重缺陷,由于免疫稳态失衡,小鼠将在出生后3-5周内死亡。因此,为了减少一系列副作用,筛选具有选择性的PTP1B抑制剂是至关重要的。还有一些因素限制了PTP1B抑制剂作为潜在药物,例如溶解度、细胞渗透性和生物利用度。目前,设计PTP1B抑制剂时主要针对PTP1B中的三个重要靶点,其一是催化位点,由His214-Cys215-Ser216-Ala217-Gly218-Ile219-Gly220-Arg221和WPD环（氨基酸79-187）形成;其二,在距离PTP1B催化位点有一个很近的非催化位点（邻近位点）;其三,变构位点,距离PTP1B的催化口袋20?（2 nm）,变构位点靶向于PTP1B的C末端。基于片段的药物发现尤其是对于在其活性位点具有多个结合口袋的靶蛋白特别有效,Zhang等人首先提出了提高选择性和效力的PTP1B双齿抑制剂;并且基于Abbott公司设计的双齿抑制剂i4和i5（参见Scheme 1-7,Chapter 1）,其中异恶唑羧酸与PTP1B的活性位点相结合起到抑制剂作用。我们设计并合成了一系列新型的PTP1B抑制剂候选物,一个片段与靶蛋白的活性位点结合,另一个片段与活性位点邻近的位点即邻位位点结合,使用化学连接方法将两个片段连接在一起以获得目标化合物用作靶蛋白抑制剂。以测试抑制剂是否具有结合亲和性、选择性和细胞渗透性等特点。通过设计合成路线,合成了两种异恶唑乙烯基甲硅烷基醚片段A,B,C化合物（参见Scheme 2-2;Scheme 2-3,Chapter 2）;之后又将设计了一系列与邻位位点结合的芳香族化合物,并用磺酰氟或氟磺酸酚酯官能团进行官能团化。此邻位片段化合物主要分为三种类型,第一种是脂肪族类磺酰氟,大致步骤如下:将各种取代的苯胺（1.0 equiv）溶于CH2Cl2中,加入2-氯乙烷-1-磺酰氟（1.2 equiv）、三乙胺（1.1 equiv）和催化量的KI,将此反应混合物回流搅拌过夜。此反应混合物过滤,滤液浓缩,粗产物通过层析柱分离得到目标脂肪族类单取代磺酰氟;将各种取代的苯胺（1.0 equiv）溶于CH2Cl2中,再加入2-氯乙烷-1-磺酰氟（2.2 equiv）、三乙胺（2.2 equiv）和催化量的KI,将此反应混合物回流搅拌过夜。后处理过程与得到单取代的磺酰氟一致,从而得到脂肪族类双取代磺酰氟。（参见Scheme 2-4,Chapter 2）第二种是芳香族类磺酰氟,大致步骤如下:将氟化氢钾KF?HF加入水中溶解得到饱和溶液。将取代的芳香族磺酰氯加入到溶剂乙腈中,再加入氟化氢钾饱和溶液,将此反应在室温下剧烈搅拌4小时,通过GC-MS监测反应。反应液进行萃取,得到有机相,浓缩得到芳香族类磺酰氟产物。（参见Scheme 2-5,Chapter 2）第三种是芳香族类氟磺酸酚酯,大致步骤如下:将各种取代的苯酚（1 mmol）加入CH2Cl2（1 m L,1M）中,再加入三乙胺（0.347 m L,2.5 mmol）,加上充满SO2F2的气球并将反应瓶内的空气置换出来。将此反应在室温下搅拌2-5小时。反应液进行萃取,有机相溶剂浓缩,得到芳香族类氟磺酸酚酯产物。（参见Scheme 2-6,Chapter 2）2014年,Sharpless等人报道了六价硫氟化物交换（Su FEx）化学反应,即一种快速,有效和无金属反应条件温和的反应,在合适的碱（催化量）存在下,甲硅烷基醚与磺酰氟或氟磺酸酚酯之间的进行化学选择性反应,产生稳定的磺酸盐或硫酸盐产物。短短几年内此Su FEx化学反应已经广泛应用于材料、聚合物等大分子领域、生物领域和药物功能化等诸多领域（参见Section 1.3.2,Chapter 1）。然而在片段和药物发现方面尚未进一步探索,此论文首次采用和开发Su FEx化学合成PTP1B双齿抑制剂,将其作为一个合成抑制剂平台进行开发。我们使用Su FEx化学将靶向活性位点的异恶唑片段和邻位位点结合的片段连接,使用50%TFA的CH2Cl2溶液将粗产物脱t-Bu保护基团,反应混合物浓缩,无需进一步纯化,以获得最终的目标抑制剂小分子化合物直接进行一系列磷酸酶的筛选。有趣的是,运用Su FEx化学将两种片段连接时通过薄层色谱板或液质联用分析发现,同一种乙烯基甲硅烷基醚片段与邻位片段的三种类型的化合物反应,反应效果及反应产率最高的是芳香族磺酰氟,其次是脂肪族磺酰氟,最后是芳香族类氟磺酸酚酯。最终抑制剂小分子化合物中,两个片段中间的连接臂由5、6、8、9、11个原子组成。总之,此论文研究并合成了异恶唑和邻位片段两种片段,并用SuFEx化学连接了这两种片段。已将Su FEx反应条件进行优化并用于构建化合物库（～60个目标产物）。