四氢异喹啉生物碱的手性合成及应用

本书主要介绍了手性四氢异喹啉生物碱的化学合成、生物合成策略及其在药物化学中的应用。在化学合成策略中，重点阐述了不对称催化合成手性四氢异喹啉的方法，包括不对称环化反应、不对称氢化、不对称亲核加成及不对称交叉脱氢偶联反应等。在生物合成策略中，阐述了生物体内四氢异喹啉化合物的生成机制及酶催化手性四氢异喹啉化合物的合成研究；根据目前手性四氢异喹啉化合物的化学合成、生物合成策略及市场需求，针对所存在问题，提出手性四氢异喹啉生物碱合成策略的改进方法和发展前景。根据手性四氢异喹啉生物碱在生命体内的作用机制，详细介绍了在在药物化学中的应用及发展前景。

手性是自然界普遍存在的一种现象和特征。从植物、动物、微生物的形态特征，到宏观宇宙的行星自转、微观世界的电子运动，都在展示着手性世界的魅力。生物体所表现出来的手性现象是生物呈现出来的整体特征，也是生物体内物质微观结构的体现。分子的手性是生物体内存在手性环境的根本因素，生物体内的细胞就是一个微观的手性世界。
据统计，目前大约50%的药物分子中都含有手性结构。而这些药物的手性直接关系到药物的药理作用、临床效果、毒副作用、药效发挥等。生物体内存在手性环境，手性环境决定着生物体内物质的相互作用。药物分子与体内靶分子间的相互作用，其手性匹配与药物分子的手性相关，是药效作用的重要因素之一。手性药物分子的一对对映异构体通常具有不同的生物活性，在疾病治疗过程中体现出不同的药效作用，甚至产生相反的药效作用。
手性四氢异喹啉生物碱广泛存在于天然产物中，主要分布于罂粟科、长春花、毛茛科、石蒜科等生物碱的根、茎、叶中。手性四氢异喹啉生物碱通常具有丰富的生物活性，包括抗肿瘤活性、抗病原微生物活性、抗炎活性、抗凝血作用、支气管扩张作用、中枢神经系统作用等。尤其是在中枢神经系统疾病的治疗中，往往表现出优异的药物活性。因此，实现四氢异喹啉生物碱的手性合成具有重要现实意义。
本书简要地阐述了手性四氢异喹啉的化学合成策略、生物合成策略及其在药物化学中的应用。在编写过程中，立足于科学性，为各位读者提供翔实的数据和科学依据，以达到相互参考和借鉴的目的。
本书共分为四章，第一章主要介绍了手性四氢异喹啉生物碱的基本概论，从化学结构到生物活性；第二章重点阐述了手性四氢异喹啉的化学合成策略，包括不对称环化、不对称氢化、不对称亲核加成及不对称交叉脱氢偶联反应等；第三章重点阐述了手性四氢异喹啉的生物合成策略，即生物酶催化手性四氢异喹啉的合成；第四章简要介绍了手性四氢异喹啉生物碱在药物化学领域的应用。
作者在攻读博士学位期间，有幸得到中国科学院大连化学物理研究所周永贵研究员和大连理工大学时磊教授的悉心指导，感受到手性世界的魅力。鉴于此，完成了本书的撰写。在此向两位导师表示最崇高的敬意和最真挚的感谢。
感谢西安石油大学优秀学术著作出版基金的资助，感谢国家自然科学基金项目（21801204）、西安市科技计划项目【201805038YD16CG22(4)】、陕西省高校科协青年人才托举计划项目（20200606）的资助。
鉴于作者经验和水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，敬请各位专家和读者批评指正。

姬悦
2021年5月

姬悦，西安石油大学，在教学方面，作者主要承担普通化学及有机化学等课程的教学工作；在科研方面，作者主要从事含氮杂环化合物的有机合成、药物合成及手性胺化合物的合成方法学研究。尤其是在过渡金属铱催化不对称氢化合成手性四氢异喹啉领域，取得了一系列重要研究进展，发表相关学术论文10余篇。

本书主要介绍了手性四氢异喹啉生物碱的化学合成策略、生物合成策略及其在药物化学中的应用。在化学合成策略中，重点阐述了不对称催化合成手性四氢异喹啉的方法，包括不对称环化、不对称氢化、不对称亲核加成及不对称交叉脱氢偶联反应等。在生物合成策略中，阐述了生物体内四氢异喹啉化合物的生成机制及酶催化手性四氢异喹啉化合物的合成研究。根据目前手性四氢异喹啉化合物的化学合成策略、生物合成策略及市场需求，针对所存在问题，提出手性四氢异喹啉生物碱合成策略的改进方法和发展前景。根据手性四氢异喹啉生物碱在生命体内的作用机制，详细介绍了在药物化学中的应用及发展前景。
本书可作为化学、药物化学、生命科学等相关专业科研人员的参考用书。

1绪论1
1.1生物碱简介1
1.1.1生物碱的定义1
1.1.2生物碱的分类1
1.2手性与手性分子2
1.2.1自然界中的手性现象3
1.2.2分子的手性3
1.3手性四氢异喹啉生物碱5
1.3.1异喹啉的化学结构5
1.3.2手性四氢异喹啉的结构与命名5
1.3.3手性四氢异喹啉的生物活性6
1.4手性四氢异喹啉生物碱在生命体内的作用机制8
1.4.1生物体内四氢异喹啉化合物的生成机制8
1.4.2植物体内苄基四氢异喹啉生物碱的生成机制9
1.4.3动物/人体内四氢异喹啉生物碱的生成机制12
参考文献14
本章英文缩写对照表15

2手性四氢异喹啉化合物的化学合成策略17
2.1底物手性诱导策略合成手性四氢异喹啉化合物17
2.1.1底物诱导策略合成手性四氢异喹啉17
2.1.2手性辅基诱导策略合成手性四氢异喹啉18
2.2经典化学拆分/动力学拆分策略合成手性四氢异喹啉化合物20
2.2.1经典化学拆分策略21
2.2.2动力学拆分策略22
2.2.3手性四氢异喹啉的消旋化反应24
2.3不对称催化合成手性四氢异喹啉化合物26
2.3.1不对称环化反应27
2.3.2不对称亲核加成反应39
2.3.3不对称交叉脱氢偶联反应47
2.3.4不对称氢化/转移氢化反应50
2.3.5去外消旋化策略66
2.4手性四氢异喹啉化合物化学合成策略的发展前景与展望73
参考文献75
本章英文缩写对照表83

3手性四氢异喹啉化合物的生物合成策略84
3.1生物酶定义及类型84
3.2生物酶的催化作用84
3.3生物酶催化合成手性四氢异喹啉化合物85
3.3.1生物酶催化动力学拆分/动态动力学拆分85
3.3.2生物酶催化Pictet-Spengler环化反应91
3.3.3生物酶催化不对称还原反应100
3.3.4生物酶催化去外消旋化反应109
3.4手性四氢异喹啉化合物的生物合成策略的发展前景与展望115
参考文献116
本章英文缩写对照表120

4手性四氢异喹啉生物碱在药物化学中的应用122
4.1索非那新及其化学合成122
4.1.1索非那新化学结构122
4.1.2索非那新生理活性122
4.1.3索非那新的化学合成123
4.2地卓西平及其化学合成131
4.2.1地卓西平的化学结构131
4.2.2地卓西平的生理活性132
4.2.3地卓西平的化学合成132
4.3四氢异喹啉骨架天然产物及其化学合成138
4.3.1光学活性α-氨基腈中间体化合物的化学合成及应用138
4.3.2Cryptostyline类生物碱的化学合成141
4.3.3其他四氢异喹啉生物碱的化学合成142
4.4展望144
参考文献144
本章英文缩写对照表146

附录Ⅰ常见的手性双膦配体147

附录Ⅱ常见的手性氮膦配体148

附录Ⅲ常见的手性亚膦酰胺配体149

附录Ⅳ常见的手性膦酸催化剂150

附录Ⅴ常见的Noyori类型催化剂151

附录Ⅵ其他手性催化剂152