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中國天然產物發現的十年攀登 版權信息
- ISBN：9787030753366
- 條形碼：9787030753366 ; 978-7-03-075336-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
中國天然產物發現的十年攀登 內容簡介
天然產物是有機化學的重要組成部分，是發現藥物和藥物先導的重要源泉。天然產物的發現為有機化學和藥理學等研究提供了目標分子。全書共分7章，從中國天然產物的研究概況到該領域的未來展望，對天然產物來源、結構類型、生理活性、應用價值、獲取方法、以及對其它學科的帶動作用等進行全面和系統的介紹，內容涵蓋近十年來我國科學家在天然產物研究及相關領域所取得的重要成果與進展。
中國天然產物發現的十年攀登 目錄
目錄
前言 i
**章 天然產物化學研究概況和發展態勢 1
**節 天然產物化學研究的意義和發展趨勢 1
一、科學意義 1
二、社會需求 3
三、學科發展趨勢 5
四、國內外研究概況 5
第二節 我國天然產物化學的發展概況 7
一、發展優勢 8
二、研究力量與條件 10
三、國家自然科學基金對天然產物化學發展的作用 11
第三節 天然產物化學發展的指導思想與戰略目標 11
一、指導思想 11
二、戰略目標 12
第四節 天然產物化學的發展方向與近期重點發展領域建議 12
一、結構新穎、作用機制獨*的活性天然產物發現研究 12
二、針對天然產物發現效率的新技術與新方法研究 12
三、天然產物獲取的新原理與新技術研究 13
四、基于天然產物的化學生物學研究 13
五、基于天然產物的藥物研究 14
六、天然產物綜合利用的研究 14
本章參考文獻 15
第二章 陸地天然產物化學 20
**節 概述 20
第二節 陸地植物天然產物化學研究進展 22
一、生物堿 22
二、萜類 38
三、間苯三酚類 57
四、苯丙素類 61
五、黃酮類 65
六、茋 69
七、其他類型化合物 71
第三節 陸地微生物天然產物化學研究進展 75
一、聚酮 75
二、萜類 85
三、生物堿 91
四、其他類型化合物 96
第四節 展望 98
本章參考文獻 99
第三章 海洋天然產物化學 121
**節 概述 121
第二節 海洋天然產物化學研究進展 125
一、萜類 125
二、生物堿 127
三、肽類 131
四、聚酮 132
五、檸檬苦素 133
六、酚類 135
七、其他類型化合物 136
第三節 展望 138
一、藥源瓶頸問題解決的新方法 138
二、微量新型海洋天然產物發掘的新技術 138
三、海洋天然產物活性篩選的新手段 139
本章參考文獻 140
第四章 天然化合物的分離與立體結構確證技術 147
**節 天然化合物的分離技術 148
一、高效液相色譜-紫外檢測導向分離技術 148
二、高效液相色譜-質譜聯用技術 149
三、高效液相色譜-核磁共振聯用技術 151
四、高速逆流色譜技術 151
第二節 對映異構天然化合物的分離技術 152
一、配備手性色譜柱的高效液相色譜技術 153
二、高速逆流色譜- 手性選擇劑聯用技術 156
第三節 水溶性天然化合物的分離技術 159
第四節 天然化合物的立體結構確證技術 162
一、X射線單晶衍射技術 162
二、核磁共振技術 163
三、圓二色譜技術 165
第五節 展望 167
本章參考文獻 170
第五章 天然產物的藥理活性與生態功能 179
**節 天然產物活性和功能的研究發展與趨勢 179
第二節 天然產物的藥理活性 182
一、天然產物的抗腫瘤活性 182
二、天然產物的抗感染活性 187
三、天然產物的免疫抑制活性 189
四、天然產物調控代謝性疾病的活性 190
五、天然產物調節神經精神系統的活性 192
第三節 天然產物的生態功能 193
一、植物腺毛防御功能天然產物 193
二、殺蟲、拒食活性天然產物 195
三、防御微生物活性天然產物 198
四、植物毒活性天然產物 199
五、吸引功能天然產物 200
六、昆蟲信號分子天然產物 201
本章參考文獻 202
第六章 基于天然產物的化學生物學研究 217
**節 化學生物學概述 217
一、什么是化學生物學 217
二、化學生物學針對的重要科學問題 218
三、化學生物學的主要研究方法與手段 218
四、化學生物學的發展趨勢 219
第二節 基于天然產物的化學生物學研究 220
一、天然產物在化學生物學研究中的重要性 220
二、我國天然產物化學生物學研究進展 222
第三節 天然產物導向的化學生物學研究展望 246
一、植物來源天然產物的化學生物學 246
二、人體內源性次生代謝分子的化學生物學 247
三、微生物組化學生物學 247
本章參考文獻 247
第七章 天然產物的資源獲取與利用 253
**節 天然產物獲取技術的發展 253
一、通過化學合成實現天然產物的獲取 253
二、通過生物方法實現天然產物的獲取 256
第二節 基于天然產物的原創新藥 271
一、基于天然產物的原創新藥研制概況 271
二、基于天然產物研制的原創化學新藥 272
三、基于天然產物研制的原創中藥新藥 280
第三節 展望 287
一、我國基于天然產物創制新藥的優勢 287
二、天然產物研究對我國新藥發現的推動作用 287
本章參考文獻 288
前言 i
**章 天然產物化學研究概況和發展態勢 1
**節 天然產物化學研究的意義和發展趨勢 1
一、科學意義 1
二、社會需求 3
三、學科發展趨勢 5
四、國內外研究概況 5
第二節 我國天然產物化學的發展概況 7
一、發展優勢 8
二、研究力量與條件 10
三、國家自然科學基金對天然產物化學發展的作用 11
第三節 天然產物化學發展的指導思想與戰略目標 11
一、指導思想 11
二、戰略目標 12
第四節 天然產物化學的發展方向與近期重點發展領域建議 12
一、結構新穎、作用機制獨*的活性天然產物發現研究 12
二、針對天然產物發現效率的新技術與新方法研究 12
三、天然產物獲取的新原理與新技術研究 13
四、基于天然產物的化學生物學研究 13
五、基于天然產物的藥物研究 14
六、天然產物綜合利用的研究 14
本章參考文獻 15
第二章 陸地天然產物化學 20
**節 概述 20
第二節 陸地植物天然產物化學研究進展 22
一、生物堿 22
二、萜類 38
三、間苯三酚類 57
四、苯丙素類 61
五、黃酮類 65
六、茋 69
七、其他類型化合物 71
第三節 陸地微生物天然產物化學研究進展 75
一、聚酮 75
二、萜類 85
三、生物堿 91
四、其他類型化合物 96
第四節 展望 98
本章參考文獻 99
第三章 海洋天然產物化學 121
**節 概述 121
第二節 海洋天然產物化學研究進展 125
一、萜類 125
二、生物堿 127
三、肽類 131
四、聚酮 132
五、檸檬苦素 133
六、酚類 135
七、其他類型化合物 136
第三節 展望 138
一、藥源瓶頸問題解決的新方法 138
二、微量新型海洋天然產物發掘的新技術 138
三、海洋天然產物活性篩選的新手段 139
本章參考文獻 140
第四章 天然化合物的分離與立體結構確證技術 147
**節 天然化合物的分離技術 148
一、高效液相色譜-紫外檢測導向分離技術 148
二、高效液相色譜-質譜聯用技術 149
三、高效液相色譜-核磁共振聯用技術 151
四、高速逆流色譜技術 151
第二節 對映異構天然化合物的分離技術 152
一、配備手性色譜柱的高效液相色譜技術 153
二、高速逆流色譜- 手性選擇劑聯用技術 156
第三節 水溶性天然化合物的分離技術 159
第四節 天然化合物的立體結構確證技術 162
一、X射線單晶衍射技術 162
二、核磁共振技術 163
三、圓二色譜技術 165
第五節 展望 167
本章參考文獻 170
第五章 天然產物的藥理活性與生態功能 179
**節 天然產物活性和功能的研究發展與趨勢 179
第二節 天然產物的藥理活性 182
一、天然產物的抗腫瘤活性 182
二、天然產物的抗感染活性 187
三、天然產物的免疫抑制活性 189
四、天然產物調控代謝性疾病的活性 190
五、天然產物調節神經精神系統的活性 192
第三節 天然產物的生態功能 193
一、植物腺毛防御功能天然產物 193
二、殺蟲、拒食活性天然產物 195
三、防御微生物活性天然產物 198
四、植物毒活性天然產物 199
五、吸引功能天然產物 200
六、昆蟲信號分子天然產物 201
本章參考文獻 202
第六章 基于天然產物的化學生物學研究 217
**節 化學生物學概述 217
一、什么是化學生物學 217
二、化學生物學針對的重要科學問題 218
三、化學生物學的主要研究方法與手段 218
四、化學生物學的發展趨勢 219
第二節 基于天然產物的化學生物學研究 220
一、天然產物在化學生物學研究中的重要性 220
二、我國天然產物化學生物學研究進展 222
第三節 天然產物導向的化學生物學研究展望 246
一、植物來源天然產物的化學生物學 246
二、人體內源性次生代謝分子的化學生物學 247
三、微生物組化學生物學 247
本章參考文獻 247
第七章 天然產物的資源獲取與利用 253
**節 天然產物獲取技術的發展 253
一、通過化學合成實現天然產物的獲取 253
二、通過生物方法實現天然產物的獲取 256
第二節 基于天然產物的原創新藥 271
一、基于天然產物的原創新藥研制概況 271
二、基于天然產物研制的原創化學新藥 272
三、基于天然產物研制的原創中藥新藥 280
第三節 展望 287
一、我國基于天然產物創制新藥的優勢 287
二、天然產物研究對我國新藥發現的推動作用 287
本章參考文獻 288
展開全部
中國天然產物發現的十年攀登 節選
**章天然產物化學研究概況和發展態勢 **節 天然產物化學研究的意義和發展趨勢 一、科學意義 天然產物化學研究以天然產物的發現為核心，并在此基礎上探索其生物來源、生物功能、潛在價值等。多學科交叉、多手段共用也使得天然產物研究的范圍越來越廣泛，與其他學科之間的聯系越來越緊密，對科學發展的影響也越來越突出。天然產物化學研究促進化學、生物、醫學、食品、農林等相關學科的發展，具有突出的科學價值。天然產物化學研究是藥物（包括農藥）發現、資源合理高效利用與保護、食品開發等的基礎，具有重要的現實意義。天然產物的科學意義具體表現為：①天然產物研究促進化學學科的發展，特別是合成化學、化學生物學、化學測量和材料化學。例如，新穎結構天然產物的發現、天然產物功能和生物合成過程的闡釋、天然產物在體內變化規律的認識、天然產物規模高效獲取手段的建立等不斷提出新問題和新挑戰，進而為相關領域的發展提供動力。②作為生物代謝產物，天然產物是研究生命過程的切入點。研究天然產物的產生過程、生理功能和機制是了解生命現象的重要途徑之一，包括生物自身（生命周期和狀態）、生物與生物之間或者生物與環境之間的相互作用（關系）。因此，天然產物化學研究對生命科學的發展具有重要的推動作用。③對天然產物的生物合成、轉運與代謝動態過程的了解為合成生物學和生物技術提供新原理、新技術和新方法。④發現具有新穎結構、功能獨*的天然產物，通過化學生物學手段研究它們對生理過程的調控作用，是了解疾病發生、發展機制的重要途徑，也可為發展新的治療藥物與手段提供物質基礎和理論指導。⑤研究生物代謝產物組成、含量及其隨時空變化的規律促進中醫藥、農林等相關學科的發展，對資源的挖掘、保護、有效合理利用及品種繁育和改良有重要指導作用。 在合成化學研究方面，天然產物的合成與轉化是合成化學的重要研究內容之一。天然產物的發現與合成化學相互促進，天然產物的結構確證、功能研究及規模高效獲取促進合成方法與合成策略的發展。天然產物結構復雜，因此天然產物合成時面臨諸多挑戰，如骨架結構的構建、選擇性的實現、多樣性的合成效率等。2009～2018年，研究人員從我國生物資源中發現了大量結構新穎和生物活性獨*的天然產物。這些天然產物的發現及功能研究極大地促進了我國合成化學的發展。針對天然產物的合成、功能、低成本（高效）規模制備，我國科學家在合成方法、反應選擇性與適應性、新穎骨架結構構建、合成策略等方面取得矚目的成績[1-6]。 在化學測量研究方面，天然產物的分離純化與結構確證（包括平面結構、構型構象分析）是首要內容。就結構分析而言，盡管目前已經有非常多的技術供選擇，但是天然產物的特點（如微量、結構復雜、含多個手性中心等）導致結構分析具有相當大的難度，且效率低下。因此針對天然產物的高效結構分析，我國科學家在新的分析方法及與分析相關材料方面開展了頗有成效的研究，如基于液相色譜-質譜法（LC-MS）的微量成分快速結構分析[7]和基于核磁共振殘留偶極耦合（residual dipolar coupling，RDC）的結構鑒定[8-10]。另外，天然產物研究中涉及去重復化技術（dereplication）、混合物的分析及從混合物中快速發現目標化合物，促進了色譜、色譜-波譜聯用技術的發展和應用[11-13]。 在化學生物學研究方面，天然產物具有結構豐富多樣、生物活性廣泛等特點，是化學生物學研究的良好工具。一方面，天然產物為生物代謝物，其產生、功能發揮、代謝和降解過程與生物存在狀態（階段）、與生物共存的物理化學和生物因子密切相關，所以天然產物與生物學問題有天然聯系。另一方面，具有新穎結構和活性的天然產物發現極大地促進了探針構建、標記、成像、化學蛋白質組學等化學生物學方法的發展，以及天然產物作用靶點的確定[14-16]。天然產物的作用機制研究也加深了對人體生理病理的理解[17-19]。我國在天然產物化學領域具有的優勢和特色必將帶動相關化學生物學研究的發展。 天然產物化學促進生命科學、生物技術相關學科的發展。在天然產物研究中，廣泛持續研究天然產物如何生成、為何生成，促進了生命科學與技術的發展。天然產物生物合成研究加深了對酶的結構和功能的理解，促進結構生物學的發展[20-22]。天然產物生源驗證、骨架形成與后修飾、合成邏輯、基因挖掘[23， 24]及針對特定天然產物的從頭合成（如維生素B12的從頭合成）[25]研究不僅是實現天然產物生物合成異源表達、代謝途徑優化等的途徑，而且是合成生物學和生物技術發展的動力。通過蛋白質修飾手段實現天然產物多樣性的獲取，也將加深對表觀遺傳生物學效應的理解[26， 27]。在天然產物生成原因的探究中，研究者不僅探索了相應天然產物對其來源生物的影響，而且通過對這些天然產物的研究發現并闡明其共存生物之間的相互關系與相互作用，促進了生理學和化學生態學的發展[28-30]。 天然產物化學促進醫藥相關學科的發展。結構和功能新穎的天然產物是藥物發現的源泉之一，也是天然產物化學發展的重要動力。研究者在探索這些有效物質的作用機制的過程中，發現并驗證新的靶點或者明確靶點結構，為藥物理性設計提供分子結構與新靶點[31]。另外，活性天然產物作用機制研究也可加深對生理病理的認識，為改善藥物的藥效、提高安全性和發展新的治療手段奠定了物質基礎[32-36]。此外，研究藥材（特別是中藥材）中毒效物質及其隨加工和時空變化的規律，為中藥材種植、加工、生產和質量控制提供依據[37， 38]。 二、社會需求 天然產物研究是創新藥物發展的必然要求。具有自主知識產權的創新藥物研究與開發的關鍵之一在于發現具有新結構與新作用機制的活性化合物。自20世紀90年代開始，研究者們通過從頭設計和組合化學高通量合成化合物庫，從中篩選先導化合物并進一步開發創新藥物，這一模式一直沿用至今。但這一模式并不能像預期那樣大幅提高藥物研發的成功率，其根本原因在于從頭設計的化合物骨架中可以引入不同基團，合成數目巨大的化合物樣品，但藥效、安全性、成藥性等不十分理想。以天然產物為基礎進行藥物設計，盡管能合成的化合物數量相對有限，但其成功率比較高。因此，從天然產物出發進行創新藥物研究開始重新受到國際制藥界的重視。特色生物資源往往蘊藏著具有特殊結構和活性多樣的天然產物，我國生物多樣性豐富，由此帶來的天然產物具有化學結構的獨*性和多樣性。從這些活性天然產物出發發現先導化合物并進行進一步的創新藥物研究，是藥物創新的重要途徑之一。 天然產物研究是中藥現代化的必要前提。中藥是隨著對其有效性、安全性、可控性的重視，隨著標準化、規范化、規；、國際化的要求而發展的。中藥材的毒效物質基礎是中藥材生產與加工（如炮制）、中藥生產與質控過程的指針。藥材毒效物質的時空變化，如隨季節和產地的變化（道地性）、隨炮制和提取工藝的變化，是中藥生產全過程不可回避的關鍵問題。近年來，在中藥相關的天然產物研究中，對污染真菌代謝物的安全性研究也受到越來越多的重視。因此，天然產物研究特別是中藥毒效物質及其變化規律、毒效物質功能及相互作用的研究是中藥現代化的基礎。 天然產物研究是食品科技研究的必然內容。隨著社會的發展，人們對食品的安全性、功能性和風味等的要求更高。天然產物研究貫穿食品加工、營養和功能分析、食品新資源發掘、食品添加劑（如甜味劑、香料、色素等）開發全過程，包括天然產物成分、含量、變化、轉化、功能等研究。食品的加工改變了食品的色、香、味與營養，其中天然小分子的作用非常突出。闡釋天然小分子隨加工的變化是食品研究的重要內容，這些變化是特定條件下的轉化及相互反應。天然產物的準確、微量、實時、在線分析等成為食品研究與生產中的重要問題。在食品加工、生產、儲藏過程中，添加劑、微生物和可能產生污染的真菌代謝產物及其相互作用與轉化研究直接關系到食品的營養價值、安全性和風味。 天然產物研究是生物資源利用與保護的關鍵基礎。生物資源利用涉及食品、化工、能源、材料、農業、環保等產業。生物資源利用與保護是諸多產業特別是醫藥產業發展中的重大課題。植物自身繁育難度大或者藥用植物過度采挖造成的資源枯竭對資源保護提出了要求。因此，針對擬替代藥材的近緣植物開展某種或某類天然產物的研究從而發現目標天然產物或者類似物，是植物保護的途徑之一。生物資源的有效利用涉及資源保護、環境污染問題，更直接與經濟社會效益相關聯。例如，中藥材的綜合利用不但引起全社會的高度關注，而且得到國家的大力支持。在絕大多數情況下，生物資源的利用建立在系統闡明其化學物質的基礎上，因而針對資源利用的天然產物研究不僅涉及小分子化合物，而且涉及聚合物如淀粉、纖維素、木質素等。對資源生物成分與結構及其隨遺傳和時空的變化、定向轉化、性能（化學性質、物理或生物學功能）等研究是生物資源利用的基礎。 三、學科發展趨勢 隨著天然產物化學本身及相關學科的發展與技術的進步，天然產物化學研究的內容、方法、目標等也在逐漸發生變化，主要體現在如下幾個方面：①研究范圍不斷擴大，從陸生生物到海洋生物，從一般條件下的生物到極端環境中的生物[39]，從自然存在的生物到人工改造的生物[40， 41]；研究目標從小分子拓展至大分子，從自然存在的化合物擴展到人為設計的類天然產物[42]。②研究尺度從生物整體到局部乃至細胞器[43-45]，從單一種屬到相互作用的多種屬，如共生微生物[46， 47]。③研究方法體現出綜合和學科交叉態勢，如活性天然分子發現及靶標鑒定，需要多學科交叉才能完成[48-51]。④研究內容越來越廣泛，研究結果也更趨系統，包括天然產物的生物合成途徑、獲取、結構表征、功能、機制與應用的研究等。⑤研究目的與其他學科的研究目的逐漸融合，天然產物化學的研究結果和方法已被多個學科直接應用與借鑒，推動了相關學科的發展，如有機化學、化學生物學、合成生物學、藥物學、農林學、食品學、生態學等[52-54]。⑥隨著研究的不斷深入和新技術的出現，天然產物化學不僅重視天然產物分子的靜態特征，而且越來越注重天然產物合成、轉運與代謝的動態過程。 四、國內外研究概況 從研究論文發表與發明專利申報數量來看，2008～2017年國際天然產物研究呈現穩定增長的態勢（圖1-1）。美國仍然是天然產物研究*活躍的國家，中國次之。印度和日本等亞洲國家的天然產物研究也較活躍，均進入前五強（圖1-2）。從學科分類來看，藥理學、生物化學、藥物化學、生物技術微生物學和有機化學是天然產物研究領域的主要基礎學科。從藥物研究角度來看，神經系統疾病、免疫性疾病、腫瘤、內分泌代謝疾病等是天然產物功能研究的熱點疾病領域（圖1-3）。
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