聚乙二醇基智能水凝胶的研究进展

聚乙二醇是一种常见的水溶性高分子,其水凝胶低毒,生物相容性好,广泛应用于生物医学和药学材料;PEG分子链的末端为活泼性基团—羟基,很容易发生化学反应得到聚乙二醇功能单体,利用这种大分子单体很容易制备出结构和性能各异的水凝胶;而且其分子量的应用范围很宽(从几百到几万)。因此利用PEG为基体制备水凝胶具有独特的优势。此外,聚乙二醇基水凝胶以其众多的刺激响应功能显示出了广阔的应用前景,引起了人们的广泛关注。本文综述了近年来聚乙二醇基水凝胶研究方面的进展,包括水凝胶的合成、结构与性能的关系等,并特别强调了点击化学与超分子化学在水凝胶的设计与合成方面的重要性。     

生物碱生物合成的最近进展

近十余年来,天然有机药物化学发展的突出成就是,发现了许多新的具有生理活性的成分,并确定了它们的结构,而且完成了一些结构极为复杂的天然药物的全合成。例如,青霉素,利血平,番木(敞鱼)碱及秋水仙碱等。但是化学家们并不以此而满足,更对这些成分在生物体内如何形成——生物合成(biosynthesis)的问题,进行了广泛的颇有兴趣的研究,也取得了一定的成果。这对于丰富有机化学的内容,以及促进药物化学     

黄酮类化合物生理活性及合成研究进展

黄酮类化合物是一类植物次生代谢产物, 广泛存在于多种植物中, 不仅数量种类繁多, 而且结构类型复杂多样. 黄酮类化合物因其独特的化学结构而对哺乳动物和其它类型的细胞具有许多重要的生理、生化作用, 是许多中草药的有效成分. 据报道, 适量摄入黄酮类化合物能减少癌症、肿瘤、心血管疾病、脂质过氧化以及骨质疏松等疾病的发病率. 因此, 其引起了国内外化学家的广泛重视, 近年来研究进展很快. 随着对其构效关系的深入研究, 发现了黄酮类化合物部分药理作用的作用机制, 为其在医药、食品领域的应用提供了理论依据, 加快了黄酮类化合物的开发利用. 迄今为止, 人们已经合成了一系列溶解性好, 具有多种生物活性的黄酮类衍生物. 综述了黄酮类化合物的生理活性及其合成研究进展.     

前言

这一期金属药物专刊内容丰富多样。不仅反映了各个方面的发展趋势, 展示了我们的研究成果, 而且从所涉及的内容可以感觉出多种新意,也涉及一系列难以解决的问题。 主要是研究思路上的创新。 上世纪70年代铂类抗癌药物的研究与开发带来金属药物的复兴。至今研究的兴趣有增无减。尽管如此, 人们逐渐认识到一个问题。起始阶段金属药物的研究思路和模式受当时药物化学的学术思想影响很深。药物化学的基本概念和思路是上世纪中期研究有机化学治疗剂的活性与结构的关系总结出来的。当时 “一种药物一种靶”的药物化学概念和合成-筛选的研究模式占化学治疗剂研究的主导地位。 以DNA为靶分子的有机抗癌药研究是当时的热点,因此在抗癌金属药物研究中,也认定DNA为靶分子,认定与DNA结合为抗癌活性的分子基础,因此研究策略着重在设计和合成预期能够与DNA选择性结合的各种过渡金属配合物,用抑制癌细胞生长的试验筛选有效配合物。而且,还依据药物化学的基本原则,以药物与靶分子（或受体）的亲合力大小为预估活性的指标,使得我们在设计候选化合物时把药物小分子与靶分子加合物的热力学稳定性当作最重要的依据。尽管化学家在设计化合物时尽量寻求分子的多样性,但是由于对靶分子的亲和力的高低不能反映药理活性,绝大多数化合物没有可药用的效果。不仅抗癌药物,在其他方面也是如此。我们不得不考虑传统思路和方法上存在的不完善的地方。第一,从构-效关系出发基于改变分子结构以设计药物的化学途径存在不完善的地方。FDA批准碳酸镧作为晚期肾衰患者的高磷酸血症用药是最对我们研究稀土药用多年的人感到遗憾和困惑,但也是一个启发。为什么我们就没想到利用磷酸镧难溶这个最初级的化学知识把肠内的磷酸盐沉淀、排出体外。减少吸收呢？现在看来,在药物创新研究中,从病理过程中的关键环节出发研究如何用金属化合物的性质去纠正或干预是一条值得注意的途径。这条途径是：依据疾病发生发展的各个病理环节可以设计干预某一环节的药理作用,在从潜在的药理作用去寻找或设计药物。第二个问题是过度拘泥于对特定靶分子的结合。在这样的思路指导下,把结合特定的靶分子当作核心设计思想是不合适的,至少对于金属药物是不全面的。现在,即使在研究有机分子的药理作用时,对靶分子概念的理解发生了很大变化,甚至在某些场合靶分子已经被淡化了。实际上,有太多的药理作用没有特定的靶分子;有很多药理作用不能用传统的靶分子概念去解释。对于金属药物来说更是如此。而且,金属离子及其配合物不可能有选择地只跟一种受体或者一种靶分子作用。Fricker 以Metal based drugs: from serendipity to design为题写了一篇非常重要的综述[1]。他提出不能只看DNA一种靶分子,还有很多能够与金属物种作用的生物分子;而且也还有很多可以参与但是没有特定靶分子的反应。例如,通过用金属干预活性氧/活性氮物种的形成、转化以及用金属与蛋白质的邻二巯基的结合来改变细胞内/外氧化还原状态。 其次,思路的创新表现在视野的开阔上。回想当年金属药物的研究有几个无形的框框限制了它的发展。从顺铂引发金属抗癌药物研究热,也推动了金属药物研究的迅速升温。但是追随这一思路的药物研究大都是利用重金属对癌细胞或对细菌和病毒的杀伤力。现在,突破了这个框框,研究对象扩大了。各种金属（也包括配体）干预细胞生命过程,干预人体代谢功能、干预神经传导等等药理活性的发现和利用成为研究热点。尤其是在心血管病、糖尿病、脑神经退行性病变等慢性病方面更体现干预策略的重要性。另外一个突破是由中药矿物药研究引起的。雄黄和砒石的抗癌作用研究结果不仅提出了一个新的抗癌作用机制,而且从雄黄研究看出强毒金属的极难溶解的矿物可能成为维持有效的极低浓度,同时控制毒性的方法。这一原则在朱砂等矿物药中也看到类似的结果。思路的拓宽还与近年来生物医学的一个发展趋势有关。这就是人们慢慢认识到疾病与疾病之间的关系。这些关系通过代谢网络和信号网络所联系。为什么“治一经,损一经”？几种疾病并发的内在联系是什么？能否在掌握这个关系的基础上发现多种效果的药物？人们突破了对一个患者同时发生的几种疾病“分而治之”的框框,力图找到疾病之间的联系,采取“重点突出,多向干预”的策略。在这方面,有时金属化合物有其独到之处。钒化合物就是一类同时具有降糖、抗癌、保护心脏和神经细胞等作用的化合物。它们的“多重作用”很可能是由于干预一两个共同的病理环节所造成的。本来从人的整体病理学看,糖尿病、心血管病、神经退行性病变以至恶性肿瘤之间存在有共同环节。因此,干预这些共同环节发挥“多重作用”是可能的。 第三,如果达到上述目标,就要引入细胞生物学和分子生物学的概念和方法来研究金属化合物对于细胞网络的干预和影响。显然这已经成为金属药物研究的重要研究模式,也已经得到许多重要成果,例如三氧化二砷和雄黄之所以能够被现代临床医学接受就是因为能够用细胞生物学和分子生物学的概念和方法来解释其药理作用。同样对于钒化合物的降糖作用,对碳酸锂对神经系统的作用都是如此。不过现有的研究方法仍有局限性。我们只能研究干预细胞网络（包括决定物质和能量代谢的分子转换网络和决定细胞增殖、分化、存活和凋亡的信号转导网络）中的一条途径或一两个环节,而全细胞网络则是由多条途径组成的。途径之间相互沟通和制约,牵一发动全身。即便是只与两三种靶分子作用,它也会牵动其它途径,而影响全局。针对这一问题,Jakupec 等以Antitumour metal compounds: more than theme and variations,为题发表了他们的看法[2]。但是在研究方法上仍然是一难题。目前把希望寄托在金属组学、代谢组学、蛋白组学等等组学方法结合系统生物学的理论处理上。不过,要想预测和解释细胞系统和人体系统对金属化合物的整体反应还为时尚早。 最后,金属药物的吸收、分布、代谢、排出和毒性（所谓ADME/Tox)的行为不容忽视。我们应该看到,吸收、分布、代谢、排出这几个性质决定药物的药效和毒性。从Gd核磁成像剂引起的严重副作用可以看出几个过去没有重视的问题： 1 药物是给患者使用的。它在某些病理条件下的吸收、分布、代谢、排出会与正常人不同,因此毒性和活性都可能不同。 2 金属化合物的代谢及在体内的转化与有机化合物不同,作为活性载体的金属是不变的,所有转化仅仅是配体交换和氧化还原等化学转化。不过转化决定了吸收、分布、排出的途径和量,也就决定毒性。 3 金属药物的设计仅仅依据结构与药效的关系是不够的,必须全面考虑ADME/Tox的性质。 这期专刊的稿件各有特色,很难概括大家的成果和问题。因此,在这篇前言里,只是发表几点读后感。虽然难以求全,但是只要能够激发读者的兴趣,引起不同意见间的讨论,就达到目的了     

流动化学在药物合成中的最新进展

作为不断成熟的一项过程强化技术,流动化学近十年来不论在学术研究还是工业应用方面均取得令人瞩目的发展;综述了流动化学技术在药物合成中的最新研发进展.当前的流动化学技术与其早期的研究相比有许多突破,例如不再局限于某类反应可行性概念的验证、越来越多的知名国际制药企业公开发展该技术以及已经有不少相关多步全合成成功案例的报道等.在简单介绍流动化学的优势、存在的挑战和应对之策之后,列举大量实例从不同工艺类型重点介绍流动化学在多步复杂药物合成工艺中的最新进展.     

非水相中固定化脂肪酶的催化特性及其在手性化合物拆分合成中的应用

手性是人类赖以生存的自然界的本质属性之一,对映体的存在是自然界中的一种普遍现象,许多手性药物的药理和生理作用多与体内相应靶分子之间的手性匹配和分子识别能力有关,因此,不同对映体显示了不同的药理作用,如导致灾难性致畸的“反应停”,其S-异构体有镇静作用,而R-构型有很     

有机物分子结构与性能间的定量关系——同系线性规律

分子结构与性能的关系,是化学中一个带有根本性的基础理论问题。这不但是药物、农药、染料、炸药、照相材料等工业的基础,也是高分子及其他材料科学的基础。近年来由于量子化学方法的发展,和光谱、质谱、核磁等技术的广泛应用,这方面有突飞猛进的发展,结构性能关系已作为现代化学的五大分支即合成、分析、结构性能、反应与量子化学之一而出现。整个化学学科也正因此而日益改变面貌,正在由一种基本上是描述性的定性科学,发展成为一种比较系统的定量     

金属簇的手性:揭开金属原子的排列与圆二色谱响应的关系

正分子及分子组装体的手性是化学研究的一项重要内容,它不仅对于认识生命体系中手性识别、手性转移等具有重要意义,而且对于药物化学、非线性光学材料等研究也具有重要影响。长期的研究使得人们对于有机化合物中以碳为中心的手性存在形式,如中心手性、轴手性、平面手性、螺旋手性、固有手性等有了深入的认识和理解。然而,对于由其它原子构成的分子及组装体的手性研究却相对较少。开展不同原子组成及不同尺度上的手性研究不仅使得人们对于手性转     

诺贝尔化学奖

诺贝尔化学奖反映了过去100多年以来在生命过程和物质科学的观察中的重大发现与成就。自1901年授予Jacobus H．van’t Hoff以来，这些成果不仅增加了我们对于化学过程及其分子基础的理解，而且也造就了许多今天为人类造福的技术进步。     

药物化学的回顾与前瞻

药物化学是随着人类与危害健康的疾病作斗争的需要而产生并不断发展的一门分支学科。翻开药物化学的历史,早期发现的药物多是偶然的、经验性的,而且是来源于自然界的。     

使学生熟习地掌握分子式及化学方程式的一些经验和体会

熟习各种分子式、方程式并运用它进行计算是学习化学的一个重要环节。尤其对于初学者来说,它更是学好化学课的一个重要关键,也是化学教师的一个重要而艰巨的任务。现在把我进行这项工作的一些不成熟的方法和经验作为引玉之砖简单介绍出来,供大家参考指正。甲、化学元素符号的掌握——这是运用符号的第一步工作,必须从这里开始下工夫才是一个根本办法。 1.在讲述分解作用、化合作用、置换作用各节中,利用画圆圈来解释化学反应的过程时,就简单介绍一下这种方法要比用文字叙述要来得更具体、简单、而明瞭,并指出不易记忆和辨认的缺点,给讲国际共用的化学符号打下基础。 2.讲授化学符号和分子式这一节时,我认为为了打好基础教学进度要慢一些,尤其学生认识拉     

三唑烯醇手性识别的分子力学研究

近十几年来 ,解决不同类型手性化合物的分离是手性色谱发展的前沿领域 [1～ 3] ,对手性识别机理的研究也逐渐引起重视 [4 ,5] ,但由于缺乏手性固定相和手性化合物分子复合体的单晶数据 ,有关手性分离机理的通用定量解释方法很不完善 .采用分子模型设计和理论计算方法 ,研究 CSPs与手性化合物复合体的三维结构性质 ,不仅易于获得 CSPs与 R-体、S-体之间能量的差值 ,而且能直观地得出手性识别发生的位置、作用力的性质及其大小 ,这对于新型 CSPs的设计 ,药物动力学研究和药物分子设计具有十分重要的意义 .本文利用分子力学方法研究了手性…     

生物模拟多烯环合

化学仿生一般认为是用化学方法模拟生物体内的反应,并利用这些方法简化合成步骤和提高合成收率,为生产服务。1979年,Breslow发表的“仿生化学”一文中指出仿生化学是有机化学的一个分支,并试图模拟自然界的反应和酶的过程作为改进有机合成的一种手段。近年来发展很迅速的生物模拟多烯环合为甾体提供了不少全合成路线。它突破了一般全合成的一步一个环的合成过程,而是由具有适当定位的反式烯键的直链化合物一步立体专一性地形成几个环,这不仅有理论上的意义,而且在实用上也将具有极大的价值。胆固醇及其代谢产物是生命过程中的基础物质之一,这已早为人们所共知。而开始于乙酸离子的胆固醇的生物合成则是当代化学中最重要的成就之一(图1)。整条路线之中,角鲨烯经酶     

《结构化学》编辑部启事

《结构化学》是由中国科学院主管,中国化学会、中国科学院福建物质结构研究所主办的学术性期刊。1982 年由我国著名化学家卢嘉锡院士创办并担任主编,现任主编是著名化学家张乾二院士。 《结构化学》主要报道晶体学,量子化学,药物、材料和催化剂等领域物质性能与结构关系的文章。报道的内容涉及有机化学、无机化学、合成化学、结构化学、材料科学、药物化学、晶体学、理论化学等学科中的微观物质结构与性能关系的研究成果或阶段性成果。与此同时本刊也报道用波谱等物理研究方法解析物质结构、阐述物质结构与性能关系的论文。 《结构化学》的…     

盐酸拓扑替康及10-羟基喜树碱和转铁蛋白的相互作用

转铁蛋白(Transferrin,简记为Tf)具有许多神奇的生理功能,吸引了各个领域学者的研究.治疗肿瘤的大多数化疗药物,不仅有较强毒副作用,而且治疗过程中很容易产生耐药性.利用Tf 作为化疗药物的载体,让其在肿瘤组织中集聚,可对各种肿瘤细胞株显示出选择毒性[1].     

环糊精色谱固定相及其在手性化合物分离中的应用

随着生命科学,尤其是生命化学和药物化学的发展,已经认识到并开始重视手性药物异构体在生物体内代谢和药理作用的差别,识别对映异构体、分离和分析手性化合物的研究在生命科学的基础研究中无疑具有重要的学术意义和实际意义。     

二氧化碳/环氧丙烷/γ-丁内酯三元共聚物结构与载药性能的分子模拟

基于Compass力场,利用Materials Studio工作站对二氧化碳/环氧丙烷/γ-丁内酯三元共聚物(PPCG)分子的微观结构与宏观性质间的关系进行了分子模拟研究.通过模拟可知,PPCG分子链为柔性线形分子,易水解的碳酸酯和羧酸酯基团分布于PPCG单元的外部,并且PPCG单元中存在微相分离结构.通过对PPCG与药物分子咖啡因相互作用的分子模拟和计算,进一步了解咖啡因分子是选择性地分布到CO2结构单元的区域中,而在GBL区域无分布.因此可利用PPCG的微相分离结构实现药物分子的自组装,这一研究结果对此类载体中药物分子的自组装行为研究奠定了理论基础.模拟研究结果不仅与实验结论相符合,为分子微观结构与宏观性质间的关系提供了清晰的阐述,而且为进一步探讨载体与药物分子间的相互作用奠定了理论基础.     

《结构化学》编辑部启事

《结构化学》是由中国科学院主管,中国化学会、中国科学院福建物质结构研究所主办的学术性期刊。1982 年由我国著名化学家卢嘉锡院士创办并担任主编,现任主编是著名化学家张乾二院士。《结构化学》主要报道晶体学,量子化学,药物、材料和催化剂等领域物质性能与结构关系的文章。报道的内容涉及有机化学、无机化学、合成化学、结构化学、材料科学、药物化学、晶体学、理论化学等学科中的微观物质结构与性能关系的研究成果或阶段性成果。与此同时本刊也报道用谱学等物理方法解析物质结构、阐述物质结构与性能关系的论文。《结构化学》的主要栏…     

《结构化学》简介

<正>《结构化学》是由中国科学院主管,中国化学会、中国科学院福建物质结构研究所主办的学术性期刊。1982年由我国著名化学家卢嘉锡院士创办并担任主编,现任主编是著名化学家吴新涛院士。《结构化学》主要报道晶体学,量子化学,药物、材料和催化剂等领域物质性能与结构关系的文章。报道的内容涉及有机化学、无机化学、合成化学、结构化学、材料科学、药物化学、晶体学、理论化学等学科中的微观物质结构与性能关系的研究成果或阶段性成果。与此同时本刊也报道用谱学等物理方法解析物质结构、阐述物质结构与性能关系的论文。     

《结构化学》简介

正《结构化学》是由中国科学院主管,中国化学会、中国科学院福建物质结构研究所主办的学术性期刊。1982年由我国著名化学家卢嘉锡院士创办并担任主编,现任主编是著名化学家吴新涛院士。《结构化学》主要报道晶体学,量子化学,药物、材料和催化剂等领域物质性能与结构关系的文章。报道的内容涉及有机化学、无机化学、合成化学、结构化学、材料科学、药物化学、晶体学、理论化学等学科中的微观物质结构与性能关系的研究成果或阶段性成果。与此同时本刊也报道用谱学等物理方法解析物质结构、阐述物质结构与性能关系的论文。