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中国学科发展战略·手性物质化学

中国学科发展战略·手性物质化学

物质是由大量人类肉眼看不到的分子、原子或离子等构成。合成化学是创造新物质最有力的工具和手段之一,化学家们已经运用这一工具巧妙地通过各种元素的组合创造出了数以千万计的原本自然界不存在的新物质,推动了人类文明的进步和发展。不同物质之间除了在构成成分上不同外,在立体空间,特别是分子层次或纳米尺度的微观立体空间上,也可能存在着差别。有一类物质,它们有两种立体空间结构 ( 称为“对映异构体”,简称对映体),相互之间就如同人的左手和右手一样,看起来完全相同,但是不能重叠,这类物质称为“手性物质”(chiral material 或 chiral substance)。手性物质可以由手性分子构成,也可以由非手性分子构成。
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联合领导小组
组长:侯建国 李静海
副组长:秦大河 韩宇
成员:王恩哥  杨卫  邹立尧  王岐东  朱道本  高鸿钧  于晟  黎明  陈宜  瑜王  笃金   董国轩   张兆田 傅伯杰  苏荣辉  陈拥军  高自友 李树深  王长锐  冯雪莲  徐岩英
 
联合工作组
组长:苏荣辉 于晟
成员:龚旭  薛淮 孙粒 高阵雨  李鹏飞  钱莹洁  冯霞  马新勇
 
编委会
组长:周其林
主要成员(按姓名汉语拼音排序):
蔡松亮  陈应春  崔勇  邓建平  丁奎岭  董泽元  段春迎  范青华  冯小明  高昊  龚流柱  何俏军  匡华  李激扬  刘文  刘鸣华  刘维屏   刘小华  陆良秋  吕小兵  潘梅  沈军  苏成勇  唐智勇   涂永强  宛新华  王栋  王鹏  王震  王海钠  王梅祥  王少华  吴宗铨  肖文精  谢建华  许建和  许鹏飞  杨波  杨槐  杨永刚  尤启冬  游书力  余露山  郁惠蕾  袁黎明  岳建民  曾苏  张健  张伟  张贞  张阿方  章伟光  赵亮  赵璐  赵美蓉  周剑 周其林  周志强  朱狄峰  邹刚
 
手性物质在自然界中普遍存在,特别是在生命过程中发挥着独特的作用。随着人们对手性物质研究的深入,已形成了一门新兴学科—手性物质化学。手性物质化学是主要研究手性物质的创造、转化、表征、性能等的新兴化学学科,与生命科学、环境科学、信息科学、材料科学、空间科学等深度交叉融合。在自然世界里,许多物质存在一对对映异构体,它们的结构看起来完全相同,但是相互之间不能重叠。由于对映异构体之间的关系如同人的左右手,所以这类物质被称为手性物质。手性是自然界的基本属性,从基本粒子到宇宙尺度都存在手性。组成生命的基本物质,如氨基酸、蛋白质、DNA、糖等,都是手性物质。手性物质的对映异构体常常表现出不同的性质,特别是生物活性。研究手性物质涉及手性物质的合成、手性分子识别与聚集、手性物质的功能、手性起源等重要研究领域,对认识自然、诠释生命起源、呵护人类健康、保护环境等都具有十分重要的作用。根据中国科学院学部和国家自然科学基金委员会的部署,2015 年成立了“中国学科发展战略 手性物质化学” 研究项目组。项目组经过三年多的深入分析、反复研讨,最后完成了《中国学科发展战略 手性物质化学》的编写。
本书分为绪论、手性物质的合成与构筑、手性物质的分离分析与表征以及手性物质的性能和应用四个方面,共九章。绪论部分介绍了手性物质化学学科的发展历史、研究现状等。手性物质的合成与构筑、手性物质的分离分析与表征及手性物质的性能和应用部分系统全面地梳理了 21 世纪以来手性物质化学学科的发展和国内外科学家特别是中国科学家的贡献,凝练出手性物质化学学科发展的前沿重大科学问题和新的发展趋势。这些对于手性物质化学学科, 特别是我国的手性物质化学学科未来的发展具有指导意义。
本书由周其林设计、组织和审定,其编写工作得到了众多化学家的大力支持。参加本书撰写的人员包括:第一章绪论,周其林、谢建华;第二章手性有机分子合成,丁奎岭、许鹏飞、王瑫、许建和、王梅祥、刘文、郁惠蕾、游书力、郑超、刘小华、王震、冯小明、陈应春、龚流柱、肖文精、陆良秋、周剑、岳建民、涂永强、王少华;第三章手性无机材料和杂化材料的构筑,崔勇、李激扬、匡华、苏成勇、潘梅、张健、段春迎、章伟光、蔡松亮;第四章手性高分子合成,宛新华、吴宗铨、吕小兵、张阿方、张伟、董泽元、邹刚、邓建平、沈军;第五章手性物质分离分析,周志强、袁黎明、章伟光、赵亮、王鹏;第六章手性物质表征,刘鸣华、杨永刚、张贞、高昊、王栋;第七章手性药物,曾苏、尤启冬、杨波、何俏军、王海钠、余露山、朱狄峰;第八章手性农药的环境行为与生态安全,刘维屏、赵美蓉、赵璐;第九章手性聚集体材料,刘鸣华、范青华、唐智勇、杨槐。在此,谨对这些学者在本书的撰写过程中表现出的智慧和付出的艰辛表示由衷的感谢。
本书在编写过程中得到了中国科学院学部工作局、国家自然科学基金委员会的指导、帮助和支持,谨致衷心谢意!科学出版社编辑主动热情参与本书的出版工作,朱萍萍等在统稿和编辑过程中付出了辛勤劳动,在此一并致谢!
由于手性物质化学覆盖范围较广,加上篇幅有限,很多重要的研究方向和研究内容未能包含进去。另外,由于作者水平有限,疏漏在所难免,许多分析观点也不一定正确和全面。所有不妥之处, 敬请广大专家、读者批评指正。
 
2019 年 3 月
总序
前言 
摘要
Abstract
第一章 绪论
第一节 手性物质化学简介
第二节 手性物质合成与构筑
第三节 手性物质的分离分析与表征
第四节 手性物质的性能和应用
第五节 手性物质化学的发展趋势与展望
参考文献
第二章 手性有机分子合成
第一节 引言
第二节 手性试剂在不对称合成中的应用
第三节 从酶催化到细胞工厂
第四节 过渡金属催化不对称合成
第五节 路易斯酸催化不对称合成
第六节 有机小分子催化不对称合成
第七节 光促进不对称合成
第八节 绝对不对称合成和不对称自催化
第九节 复杂天然产物和药物分子的不对称合成
第十节 总结与展望
参考文献
第三章 手性无机材料和杂化材料的构筑
第一节 引言
第二节 手性无机材料的构筑
第三节 手性金属-有机分子容器的构筑
第四节 手性金属-有机框架和手性共价有机框架材料的合成 
第五节 展望
参考文献
第四章 手性高分子合成
第一节 引言
第二节 不对称聚合反应
第三节 不对称共聚合
第四节 聚合物光学活性的调控
第五节 手性高分子的性质与功能
第六节 展望
参考文献
第五章 手性物质分离分析
第一节 引言
第二节 色谱法
第三节 毛细管电泳法
第四节 化学拆分法
第五节 生物拆分法
第六节 萃取拆分法
第七节 膜拆分法
第八节 展望
参考文献
第六章 手性物质表征  
第一节 手性物质的光谱表征基本原理概述
第二节 光谱表征方法
第三节 界面超分子手性的非线性光谱学方法
第四节 核磁共振方法
第五节 手性结构与形貌表征
第六节 展望
参考文献
第七章 手性药物
第一节 引言
第二节 手性药物设计和原理
第三节 手性药物药效学的立体选择性
第四节 手性药物毒理学的立体选择性
第五节 手性药物代谢动力学的立体选择性
第六节 手性药物的相互作用
第七节 展望
参考文献
第八章 手性农药的环境行为与生态安全
第一节 引言
第二节 手性农药对映体生物效应评价方法
第三节 手性农药的种类与发展
第四节 手性农药对映选择性环境过程
第五节 手性农药对映选择性毒理
第六节 展望
参考文献
第九章 手性聚集体材料  
第一节 手性聚集体的构筑原理及方法
第二节 手性聚集体的超分子手性效应
第三节 手性聚集体的功能
第四节 手性功能材料
第五节 展望
参考文献
关键词索引
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