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化学教研室

一、学科概况
    教研室是学校最早成立的科室之一,是一个集教学、科研为一体的双功能科室。在历届教研室主任(李学骥、莫简、张生勇、孙晓莉)的领导下,不断发展壮大。在药学系成立后,教学科研工作又有了快速发展,成立了手性技术研究中心,拥有有机化学专业硕士学位授权点。目前承担学校几乎所有专业的基础化学、医用化学、有机化学和药学专业的分析化学、物理化学、无机化学、化工原理等相关课程。早期基本以教学工作为主,70年代开始从事天然产物、医用生物自由基以及医用高分子的研究。近十几年来,科研工作有了长足发展,主要开展手性技术和手性药物合成等领域的研究工作。已建立了较为完善的科研专业实验室。目前能招收药理学(药物化学)专业的博士研究生和有机化学、药物化学、药物分析专业的硕士研究生。

二、学术队伍
    本学科共有科技干部15名,设主任1名,副主任1名。博士导师2名,硕士导师3名。科技干部队伍中主系列12名,其中教授2名,副教授3名,讲师5名;辅系列3名,其中高级实验师1名,实验师2名;非现役文职人员3名。

三、教学工作
(一)教学任务
    1.本科生教学  承担全校各个专业的基础课和药学专业有关课程的教学任务,包括:基础化学,医
        用化学,无机化学,有机化学,分析化学,物理化学,化工原理,药用高分子材料,波谱学基础知
        识和综合化学实验等10门课程。总学时2400学时左右。
    2.研究生教学  目前为硕士、博士研究生开设的课程有:有机合成(60学时),有机分析(60学
        时),物理有机化学(60学时),色谱分析(40学时)
    3.函授教学  承担函授本科教育的分析化学和物理化学课程。
    4.专题讲座  为本科生、研究生开设专题讲座:手性、手性药物和手性技术。

(二)教材建设
近年来编写的教材有:
 
教材名称
主编或副主编
出版社
有机化学
张生勇
科学出版社
基础化学
吴道澄
化工出版社
有机化学
张生勇
高等教育出版社
医用化学
孙晓莉
化工出版社
医用高分子概论
吴道澄,吴红
陕西省出版社
有机化学(十五规化教材)
张生勇
科学出版社
医用化学(十五规化教材)
孙晓莉
高等教育出版社
医用化学学习指导与习题解答
姜茹
第四军医大学出版社

(三)教学改革
      化学教研室注重教学质量的提高,开展多项教学改革和多媒体课件建设,近几年获得如下奖项和教改成果:
      ◆ 《有机化学》教材获2003年教育部优秀教材二等奖;
      ◆ “有机波谱分析”多媒体课件,获2003年陕西省优秀电教成果二等奖 ;
      ◆ “新增药剂专业教学改革的探索和实践”获校级教学成果一等奖(2005年);
      ◆ “医用化学教学改革的理论与实践”获校级教学成果三等奖(2001年);
      ◆  近五年发表教学改革论文30余篇,编写教材15部。

四、人才培养
    研究生培养  
    “十五”以来本学科共招收研究生54名,其中博士生20名,硕士生34名,目前在读研究生17名,其中博士生7名,硕士生10名。共授予博士学位12名,硕士学位19名。具备每年招收6名博士生和8名硕士生的能力。本学科培养的博士姜茹、刘雪英、赵燕、金瑛、陈惠等分别获学校优秀博士论文课题资助。匡永清博士获陕西省优秀博士论文奖。

五、科学研究
    本学科主要围绕手性技术、手性药物合成与分析,天然药物结构改造等方面的内容开展科学研究,主要研究方向为:

(一)手性技术和手性化合物的合成研究
    手性是一切生命的基础,人体和动植物对药物具有精确的手性识别作用。因此,手性药物往往只有一种对映体具有特定的药理活性,而另一种对映体则活性较差或无活性,有时甚至有毒副作用。虽然通过拆分外消旋体和手性源合成可以获得单旋体化合物,但是不对称催化反应却是制备单旋体化合物最科学和最经济的方法。因此,这一领域的开拓者Sharpless等三人分享了2001年诺贝尔化学奖。
本课题组是国内最早开展不对称催化反应研究的单位之一,在不对称催化反应领域,对手性配体和手性催化剂的设计、合成及不对称催化反应进行了深入研究。近年来取得以下成绩:
    1、烯烃不对称催化氢化反应的研究
    首次报道了用手性环氧化物的开环反应和分子内不对称诱导的Diels-Alder反应合成手性双膦配体的两种新方法。共合成了8种结构新颖的膦配体,它们的铑配合物催化剂在脱氢氨基酸的不对称催化反应中获得了100%的化学转化率和大于92%ee的立体选择性。
    2、烯烃不对称双羟化和氨羟化反应研究
    首次报道了用于烯烃不对称双羟化和氨羟化反应中3种可回收和重复使用的高聚物支载手性配体;创新性地设计合成了20种新的可回收的非支载配体,解决了大分子支载配体存在的合成路线长、负载量低、用量大、活性明显降低的缺点。为工业生产手性二醇、β-氨基醇等药物中间体奠定了坚实的基础;率先报道了烯烃不对称双羟化反应中同时回收配体和OsO4的催化体系,不仅降低了反应成本,而且利于环境保护。
在该研究领域承担了多项国家自然科学基金,不仅进行新配体和新催化剂的研究,也开展了应用性研究,其中包括手性药物紫杉醇,β-受体拮抗剂等的合成,药物中间体L-、D-苯丙氨酸,丙氨酸等的工业生产以及手性液晶和手性磁性材料的研究。
    3、手性化合物的分离与分析
    成功地建立了用毛细管电泳法分离、分析手性邻二醇和手性氨基醇的新方法,建立了一种监测L-和D-苯丙氨酸生产过程的毛细管电泳质量控制方法。
本研究方向五年来共获得4项国家自然科学基金、1项科技部创新基金、1项西安市高新区院士创新基金的资助,在SCI和EI收录期刊上发表论文19篇,获得国家技术发明三等奖1项,军队科技进步一等奖1项和陕西省科技进步一等奖2项,获得中国发明专利2项,申请中国发明专利1项;出版专著1部,完成了β-受体阻滞剂 (S)-美托洛尔、(S)-比索洛尔和(S)-普萘洛尔等单旋体药物的小试研究。

(二)药物合成研究及天然产物研究
    药物合成是经典而充满活力的研究领域,目前临床用药仍以化学合成药为主。20世纪是化学药物飞速发展的时代,发现并合成了许多重要的药物。然而,耐药性及肿瘤、心脑血管疾病发病率的增加和AIDS、SARS和疯牛病等的出现,向药物化学家提出了严峻的挑战。本研究方向五年来取得以下成绩:
    1、用手性催化技术合成抗癌新药紫杉醇和多烯紫杉醇
    紫杉醇是一种临床最有效的抗癌药物之一。本研究创立了一种具有自主知识产权的用不对称催化技术合成紫杉醇和多烯紫杉醇的新方法。通过使用可回收和重复使用的手性催化剂,以肉桂酸酯为原料,通过AD、环化、亲核开环等反应,“一锅法”方便地得到C13侧链。后者与巴卡亭在温和条件和HPLC监控下定量地偶联,经去保护,纯化方便地得到紫杉醇或多烯紫杉醇。合成路线短,成本低廉,具有很强的技术竞争力和良好的推广应用前景。
    2、防辐射、抗疲劳、抗缺氧军用特需药的研究
    防辐射、抗疲劳、抗缺氧军用特需药——手性红景天苷类似物的合成研究(“十一五”攻关课题)。本研究以葡萄糖、半乳糖、阿魏酸、咖啡酸、白藜芦醇为原料经不对称双羟化和氨羟化反应合成手性红景天苷类似物,并进一步探讨其药效和构效关系,以期获得疗效更好的防辐射、抗疲劳、抗缺氧军用特需药。
    3、天然产物的结构改造与药效学研究
    对灯盏花、鹰嘴豆、秦艽、虎杖等中药进行了复方、拆方、有效部位提取及其药效学研究。正在开发3个中药品种,已有5名研究生毕业。
    本研究方向五年来,共获得3项国家自然科学基金、国家重大专项课题(分题2项)、省级课题3项资助,在SCI收录期刊上发表论文15篇,申请和获得中国发明专利5项。

六、科研条件
    “十五”以来,本学科建成了5个现代化的手性合成技术实验室,2个手性分离、分析实验室和1个高压氢化室。实验室配备有毛细管电泳仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、自动旋光仪、荧光分析仪、紫外分光光度仪等十余台大型设备和充足的常规仪器,能完全保证手性化合物的合成和生物医药材料与药物载体的研究需要。购置的大型仪器设备运转良好,开机率达到85%以上,其中高效液相色谱仪的使用基本上满负荷工作。

七、
十五以来主要科研成果

1
、获得科学基金情况
项目类别
项目名称
起至时间
负责人
经费
(万元)
不对称催化反应中新型手性膦配体的设计与合成
2001-2003
张生勇
13.00
用于不对称二羟基化和氨羟基化的手性锇催化剂微囊研究
2002-2004
匡永清
18.00
新型手性催化剂的构建及在不对称D-A反应中的应用
2003-2005
孙晓莉
22.00
用于AD和AA反应的高聚物支载锇催化剂
2003-2005
张生勇
25.00
磁性卟啉液晶的设计与合成
2004-2006
孙晓莉
26.00
新型手性P,P和P,N配体的合成及其在不对称催化反应中的应用
2006-2008
张生勇
30.00
新型手性功能分子的设计、合成及其磁学和生物学性能研究
2007-2009
孙晓莉
32.00
具有刚性结构的新型手性P,N-配体的构建及其在不对称催化反应中的应用
2008-2010
何 炜
19.00
国家科技部
创新基金
用手性催化技术生产L-苯丙氨酸
2003-2006
张生勇
65.00
“十一五”军队科技攻关课题
防辐射、增强耐力、抗疲劳军用特需药研究
2006-2009
孙晓莉
40.00
陕西省院士创新基金
用手性催化技术生产D-苯丙氨酸
 
2006-2010
张生勇
100.00
 
陕西省
科技攻关项目
龙胆苦苷衍生物的合成及抗肿瘤、抗艾滋病药
效学研究
2007-2009
王海波
2.00
用手性催化技术合成苯丙二肽甜味剂
2006-2008
李晓晔
2.00
用不对称催化技术合成L-肉碱的研究
2007-2009
刘  鹏
4.00
用不对称二羟化反应合成手性药物美托洛尔
2005-2007
何  炜
2.00
陕西省
自然科学基金
用不对称催化技术合成L-沙丁胺醇的研究
2006-2008
王巧峰
4.00
 
2、获得专利情况
序号
专利名称
专利号
 
完成人
1
手性膦-硼烷络合物的合成及其在不对称氢化中的应用
ZL99100813.8
张生勇等
2
手性膦-硼烷络合物的制备及其在合成氨基酸中的应用  
ZL99100814.6
张生勇等
3
制备金鸡纳生物碱配体的缚酸剂
ZL200510043141.2
孙晓莉,张生勇等
4
可回收和重复使用的手性金鸡纳生物碱配体及其应用
ZL200310105858.6
孙晓莉,张生勇等
5
龙胆苦苷在抗病毒药物中的应用
200610104855.4
孙晓莉等
6
鹰嘴豆总黄酮在制备治疗糖尿病药物中的应用
200610104853.5
孙晓莉等
7
可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配合物在合成紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用
200710017550.4
张生勇,孙晓莉等
 
3、获科技奖励情况
奖励级别
项目名称
完成人
军队科技进步一等奖(1997年)
合成手性双膦配体的新方法及不对称催化氢化反应的研究
张生勇 孙晓莉等
国家技术发明三等奖(1999年)
手性双膦配体合成新方法研究
张生勇 孙晓莉等
陕西省科技进步一等奖(2005年)
烯烃的不对称双羟化和氨羟化反应研究及其在手性药物合成中的应用
张生勇 孙晓莉等
陕西省科技进步一等奖(2007年)
用可回收配体通过不对称双羟化反应合成紫杉醇和多烯紫杉醇
张生勇 孙晓莉等
 
4、出版专著

《不对称催化反应---原理及在有机合成中的应用》  科学出版社,2002年,张生勇,郭建权著

5、在国外SCI收录期刊发表论文情况
序号
期刊名
论文题目
发表时间
及卷期页码
第一作者
(通讯作者)
1
Tetrahedron Lett.
A Simple and Effective Soluble Polymer-Bound Ligand for the Asymmetric Dihydroxylation of Olefins: DHQD-PHAL-QPEGOMe
2001;42(34):5925~5927
匡永清
(张生勇)
2
Tetrahedron Lett.
A Free Ligand for the Asymmetric Dihydroxylation of Olefins Utilizing One-Phase Catalysis and Two-Phase Separation
2002;42(20):3669~3671
匡永清
(张生勇)
3
Journal of Fluorine Chemistry
Facile Access to Stereodefined Dienoates and Cyclopropylenoates Containing a Trifluoromethyl Group
2003, 124(1):93~97
王平安
(张生勇)
4
Synthetic Communications
A Soluble Block Copolymer-Supported Bis-Cinchona Alkaloid Ligand for the Asymetric Dihydroxylation of Olefins
2003;33(20):3543~3548
匡永清
(张生勇)
5
Tetrahedron:asymmetry
An Improved Catalytic System for Recycling of OsO4 and Chiral Ligand in Asymmetric Dihydroxylation of Olefins
2004;15:743~746
姜 茹
(张生勇)
7
Appl. Organometal. Chem.
Homogeneous catalytic asymmetric dihydroxylation of olefins induced by an efficient and recoverable polymer-bound ligand QN–AQN–OPEG-OMe.
2005;19:975~979
程司堃
(张生勇)
8
Synthetic Communications
PTC-Promoted Japp–Klingmann Reaction for the Synthesis of Indole Derivatives
2005; 35(10):
1359- 1368
何 炜
(张生勇)
10
CHIRALITY
Analysis of Optical Purity and Impurity of Synthetic D-Phenylalanine Products Using Sulfated b-Cyclodextrin as Chiral Selector by versed-Polarity Capillary Electrophoresis,
2006,18:84–90
赵 燕
(张生勇)
11
Journal of Chromatography A
Enantiomeric separation of synthetic 3-dihydroxy-3-phenylpropionate compounds by β- cyclodextrin-modified capillary electrophoresis, ,
2006,1108:258–262
赵 燕
 (张生勇)
13
Analytical sciences
Chiral Separation of Synthetic Vicinal Diol Compounds by Capillary Zone Electrophoresis with Borate Buffer and β-Cyclodextrin as Buffer Additive
2006,22(5):747-751
赵 燕
(张生勇)
14
Appl. Organometal Chem.
Efficient iridium and rhodium-catalyzed asymmetric transfer hydrogenation using 9-amino(9-deoxy) cinchona alkaloids as chiral ligands,
2006; 20: 328–334
何 炜
(张生勇)
15
Tetrahedron Letters
Novel Recoverable Catalysts for Asymmetric Transfer Hydrogenation.,
2006,47: 5231-5235
何 炜
(张生勇)
16
Synlett,
Synthetic Applications of Oxone.
2006, 20(24): 3548–3549.
何 炜
(张生勇)
17
Journal of the Serbian Chemical Society
A highly efficient and recoverable bi-cinchona alkaloid ligand for the catalytic asymmetric aminohydroxylation of olefins
2006, 71(10):995-999
孙晓莉
(张生勇)
18
Synthetic Communications
A Facile Total Synthesis of Xanthotoxol
2007,37: 361–367
何 炜
(张生勇)
19
Chirality
Investigation on 1,4-Dichlorophtalazine-Derivated Cinchona Alkaloids Catalyzed Asymmetric “Interrupted” Feist-Bénary Reaction
2007,19:386-390
金 瑛
(张生勇)
20
Chirality
Determination of Enantiomeric Excess for2,3-dihydroxy-3-phenylpropionation Compounds by Capillary Electrophoresis Using Hydroxypropyl-β-cycoldextrin as Chiral Selector
2007,19.380-385
赵 燕
(张生勇)
21
Chirality
Facile Synthetic Route to Enantiopure Unsymmetric cis-2,5-Disubstituted Pyrrolidines
2007, 19:581–588
王平安
(张生勇)
22
Croat.Chem.acta.
Catalytic Asymmetric Dihydroxylation of Olefins Using a Recoverable and Reusable Ligand
2007,80(1):41-44
王巧峰
(张生勇)
23
Bull. Korean Chem. Soc
A Practical and Simple Method of Recycling Catalyst in Asymmetric Aminohydroxylation of Olefins
2007, 28(8):1422-1424
孙晓莉
(张生勇)
24
Chromatographia
Determination of Enantiomeric Excess of Aromatic 1,2-Diols with HP-b-Cyclodextrin as Chiral Selector by CE
2007,66(7/8):601-605
赵 燕
(张生勇)
25
Chirality
Synthesis of Chiral Vicinal Diols and Analysis of them by Capillary Zone
2008, 20:75-83
刘鹏
(张生勇)