21世纪化学丛书--组合化学

组合化学是在固相合成多肽基础上发展起来的一项快速合成新技术。其实质在于能在短时间内合成大量化合物，它在原理上与传统化学合成有着本质的不同。它是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机械手融于一体，在短时间内将各种构建单元经巧妙构思、系统反复连接、产生大批分子多样性群体，形成化合物库，再以巧妙的手段对库成分进行筛选优化，得到可能有目标功能的化合物结构的科学。
组合化学技术为药物化学研究带来了前所未有的快速合成方法。组合化学方法用于合成供筛选用分子库，使新药筛选不再主要依赖自然界提供的天然产物。组合化学用于先导优化过程，将药理学家从单个结构活性分析中解放出来，使多方位的结构活性研究成为可能。因此，新药开发的速度和效率得到了大幅度的提高。
在过去的十多年里，新药研究领域中最为耳熟能详的词汇应该是组合化学。与之相似的是基因组学和蛋白质组学，它们是最新生物科技浪潮中的另一股推动力量。在这股浪潮中，组合化学与基因组学和蛋白质组学之间相互密切配合，正在相关领域制造爆炸性的增长点：在基因组学和蛋白质组学的研究成果基础上，从难以数计的基因和蛋白质中，确认新的药物治疗靶点，提供合适的分子，迅速进入新药研究开发轨道，最终获得更新更好的药物。
本书介绍了组合化学的基本原理；组合合成的策略、方法及技术；组合化合物库的设计、合成、筛选、鉴定；组合化学与高通量筛选在新药发现研究中的应用、在催化剂研究中的作用；生物组合合成；组合化学进展等。目的是使化学、药学、生物学等相关领域的本科生、研究生和科研人员等掌握组合化学基本知识原理及用途，帮助拓展知识领域并将已有知识融会贯通。
在本书的编写过程中，得到了我的导师胡宏纹院士和华维一教授的热情鼓励和关怀；博士生蔡进、郭峰、李铭东，硕士生陈益奇、查晓明、甘海峰、周文为本书的编写做了大量工作，在此表示衷心的感谢！

作者
2004年3月

本书从组合化学的角度出发，详细分析了合成策略，以此为基础着重介绍了固相组合和液相组合的合成方法、组合化学的筛选及低聚物的合成等内容。同时强调了组合化学在高通量筛选和新药发现中的作用，并且对组合化学的进展做了展望。本书结构清晰，内容新颖，既有一定的理论知识，又有较强的实用价值。

绪论1
参考文献5
第1章组合合成策略7
11混合裂分法7
111树脂珠技术9
112茶叶袋法10
12平行合成法10
121使用树脂珠的反应器械14
122多中心合成法15
123空间定位平行合成法15
13混合试剂合成法16
参考文献16
第2章组合合成方法——固相组合合成18
21载体19
211树脂珠19
212多针22
213圆片24
214薄片25
22结合分子28
221酸不稳定结合分子31
222碱不稳定结合分子34
223安全制动结合分子37
224氨基甲酸酯结合分子38
225硅结合分子/无痕迹结合分子40
226光不稳定结合分子41
227烯丙基官能团化结合分子42
228多处可裂（多官能团）结合分子42
23多中心结构库模板43
231方酸44
232经BaylisHillmann反应得到的模板45
233用5（2溴乙酰基）吡咯作为模板51
234用烯酮作为模板54
24反应类型59
241亲电和亲核取代反应60
242取代反应63
243杂环合成63
244环加成反应66
245缩合反应67
246酰胺形成及相关反应69
247Grignard及相关反应69
248麦克尔加成69
249烯烃形成69
2410氧化反应69
2411还原反应69
参考文献70
第3章组合合成方法——液相组合合成76
31与固相组合合成相比较77
32混合物的合成78
33已用于液相组合化学的反应80
331酰化反应80
332胺的磺化80
333脲、硫脲和氨基甲酸酯的制备81
334烷化和加成反应81
335还原胺化81
336胺的芳基化81
337经缩合反应形成碳碳键81
338钯催化的碳碳键的形成81
339氢化和还原81
3310多组分反应81
3311环化反应82
3312其他反应82
3313反应顺序83
34纯化85
341固相束缚试剂85
342固相萃取86
343液相萃取88
344氟的合成89
345在可溶性聚合物载体上的合成91
346树枝状载体93
347高聚物试剂的使用94
参考文献95
第4章组合化学库的筛选97
41混合物库97
411在珠筛选法97
412解缠绕法98
413编码105
414多处可裂的结合分子115
42含单独化合物的库115
参考文献116
第5章组合化合物库的鉴定118
51红外光谱法(IR)118
511傅里叶红外显微镜学118
512衰减全反射光谱127
513其他的红外光谱方法129
52核磁共振法130
521在珠分析法130
522高分辨质子魔角旋转核磁共振133
53质谱138
531组合化合物分析138
532样品分析与纯化的高通量系统154
参考文献160
第6章组合合成的低聚物165
61类肽165
611亚单体法165
612单体合成法167
613拟肽物167
614彻底烷基化多肽168
615β类肽169
62低聚氨基甲酸酯169
63磺酰肽和插烯磺酰氨肽170
64聚N酰胺172
65寡脲174
651线性寡脲174
652低聚环脲和环硫脲174
653硫脲175
654脲类肽175
66含杂环低聚物175
661聚N甲基吡咯和咪唑175
662含噻唑环和唑环的多肽176
663寡聚四氢呋喃176
664聚异唑啉177
665寡聚噻吩177
666含吡咯啉酮的低聚物177
67其他合成低聚物178
671逆反假肽178
672插烯多肽179
673氮杂化物和氮杂多肽179
674β多肽180
675含α,α 四取代氨基酸的多肽180
676聚羟基化合物181
677多肽核酸181
68肽键在一个位置上的修饰182
681硫代酰胺假肽182
682酰胺键被还原的多肽182
683含N羟基酰胺键的多肽183
684羟乙胺肽键电子等排体184
参考文献184
第7章自动组合合成188
71单个化合物的平行合成189
72实验室制备效率189
73实验室自动化设备190
731分散型自动化系统191
732中心控制和功能型多组分系统192
733中心自动的样品导向多组分系统192
74高通量纯化和分析193
75自动纯化193
76微反应系统简介194
参考文献195
第8章组合生物合成196
81克隆生物合成功能基因簇196
82遗传工程及新药研究197
821靶向基因失活197
822单基因表达198
823基因簇的表达202
824合成起始单位变异203
825酶亚基的重组装203
83组合生物合成的应用212
831寡糖类抗生素生物合成基因的运用212
832其他来源基因的运用——地球上的新化合物212
833对酶变换其底物特异性212
参考文献213
第9章用作化学传感器的分子接受器215
91超分子识别部位215
92大环肽类217
93组合接受器库218
94环肽作为化学传感器的超分子识别部位219
参考文献222
第10章高通量筛选与新药发现224
101高通量药物筛选224
102对高通量筛选的要求225
103高通量药物筛选的组成226
1031化合物资源226
1032微反应系统227
1033筛选模型227
1034高灵敏度检测系统229
1035自动化操作系统230
1036数据采集传输处理系统231
104高通量筛选的特点231
105高通量药物筛选的过程232
106高通量筛选系统简介233
107虚拟筛选234
参考文献236
第11章催化反应的高通量实验238
111HTE技术用于催化反应238
112库设计和试验策略240
113合成方法242
114测试方法243
115多路径反应器244
参考文献246
第12章计算机辅助化合物库设计247
121化合物库设计理论248
122相似性原则249
123分子描述250
1231二维指纹250
1232三点药效团251
1233其他描述251
124分子相似性方法252
1241亲和力指纹252
1242特征树253
1243碎片的自动化结构重合254
125描述有效性研究254
12512D和3D描述的对比254
1252随机设计和合理化设计的比较255
1253三点药效团和2D指纹比较256
1254局部相似——相似性半径256
126化合物选择技巧257
127设计组合化合物库258
参考文献262
第13章组合化学进展264
131丝氨酸及半胱氨酸蛋白酶抑制剂265
132真菌I型蛋白香叶基转移酶(GGTase1)抑制剂267
133KDR受体酪氨酸激酶抑制剂268
134自动形成靶向化合物库设计270
135优先GPCR配体272
136VLA4拮抗剂274
137胺的合成277
138多样性导向合成280
139Katritsky苯并三唑固相合成法283
1310多组分缩合285
参考文献287