【南方新課堂-金牌學(xué)案】2017春高中化學(xué)魯科版選修二課件6.2-藥物的分子設(shè)計與化學(xué)合成

1、目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.通過阿司匹林的發(fā)展歷程以及藥物的選擇性設(shè)計的學(xué)習(xí),了解人們對藥物進行設(shè)計的思路。2.了解生物電子等排、剖裂和拼合這三種修飾和改造藥物分子結(jié)構(gòu)方法的原理。3.通過阿司匹林的生產(chǎn)實例,了解一般藥物生產(chǎn)過程中的原料路線以及生產(chǎn)工藝等問題。4.了解新世紀藥物的發(fā)展方向和重點研究領(lǐng)域,了解我國傳統(tǒng)醫(yī)藥的重要作用和未來的發(fā)展方向。5.理解藥物設(shè)計的思路以及藥物生產(chǎn)過程中的化學(xué)問題。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四

2、,一、藥物的分子設(shè)計通過阿司匹林的發(fā)展歷程可以看,某些藥物雖然具有良好的藥效,但是可能在溶解性、化學(xué)穩(wěn)定性、毒副作用、選擇性以及人體吸收等方面存在不足。因此,人們希望通過對其進行結(jié)構(gòu)修飾和改造,以獲得藥效相當(dāng)而又能克服原有缺陷的新藥。目前對已有藥物進行結(jié)構(gòu)改造的主要方法是生物電子等排、剖裂和拼合。生物電子等排體具有相近的物理化學(xué)性質(zhì),因而設(shè)計新藥時在具有生物活性的分子中以一個電子等排體取代另一個電子等排體,?？梢缘玫骄哂信c母體化合

3、物類似或相關(guān)甚至相反的生物活性,利用這一規(guī)律設(shè)計新藥稱為生物電子等排。,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的藥物,可以將其分子結(jié)構(gòu)剖析成兩個或數(shù)個亞結(jié)構(gòu),通過對結(jié)構(gòu)與藥效間關(guān)系的研究,找到結(jié)構(gòu)簡化的新藥物。這樣進行藥物設(shè)計的方法叫做剖裂。剖裂后得到的藥物結(jié)構(gòu)較簡單,便于合成。有時也可以將兩種藥物的結(jié)構(gòu)或者藥效基團相拼,融合在一個分子內(nèi),形成的新分子因加合作用兼具原來兩種藥物的藥理活性,或者是提高藥物的選擇

4、性。這樣進行藥物設(shè)計的方法叫做拼合。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,二、 藥物的化學(xué)合成用化學(xué)方法合成藥物,主要包括兩方面的內(nèi)容,即選擇原料路線和設(shè)計生產(chǎn)工藝。工業(yè)上選擇原料路線著重于經(jīng)濟和技術(shù)的可行性,所關(guān)心的是原料是否廉價易得、生產(chǎn)工藝是否簡便、能否進行大規(guī)模生產(chǎn)以及產(chǎn)率高低等。生產(chǎn)工藝主要指將原料經(jīng)過有關(guān)反應(yīng)制得粗產(chǎn)品,然后將粗產(chǎn)品經(jīng)過分離、提純、制劑等一系列處理后得到所需要的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。對整個工藝過程,需要著重考

5、慮的是反應(yīng)條件、設(shè)備要求、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護等問題。,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,三、阿司匹林的發(fā)展歷程,(2)阿司匹林水解的反應(yīng):,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,四、新世紀藥物的展望 1.人類對藥物的要求:從以前的有效性、安全性向高效性、專一性、低毒性的方向發(fā)展。因此,生物制品、天然藥物備受青睞。2.在制劑方面將向長效制劑、靶向制劑和智能化制劑方向發(fā)展。3.現(xiàn)代藥物研究的科技支柱有分子生物

6、學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、組合化學(xué)、高通量篩選以及與藥物研究相關(guān)的信息科學(xué)與技術(shù)。[感悟思考]如何提純乙酰水楊酸的粗品?,,,,,,,,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一　藥物的分子設(shè)計問題導(dǎo)思①為什么對已有藥物進行結(jié)構(gòu)改造?提示：克服現(xiàn)有藥物的缺陷。②對已有藥物進行改造的方法有哪些?提示：生物電子等排、剖裂、拼合。③N2和—OH的生物電子等排體是什么?提示：N2與CO,—OH與—NH2、—CH3、—

7、SH等互為生物電子等排體。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,1.藥物結(jié)構(gòu)改造的方法。(1)生物電子等排。利用生物電子等排體相近的物理化學(xué)性質(zhì)(如—NH—、—CH2—等),設(shè)計新藥時在具有生物活性的分子中以一個電子等排體取代另一個電子等排體。(2)剖裂。對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的藥物,可以將其分子結(jié)構(gòu)剖析或兩個或數(shù)個亞結(jié)構(gòu),通過對結(jié)構(gòu)與藥效間關(guān)系的研究,找到結(jié)構(gòu)簡化的新藥物。(3)拼合。把兩種藥物的結(jié)構(gòu)或藥效基團相拼,融

8、合在一個分子內(nèi),提高藥物的選擇性或藥理活性。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,2.阿司匹林的發(fā)展。第一階段:水楊酸。水楊酸的結(jié)構(gòu)簡式為 ,分析結(jié)構(gòu),含有酚羥基和羧基,酚類對人體皮膚有腐蝕作用,因此水楊酸對胃腸道黏膜有較大的刺激作用。第二階段:乙酰水楊酸。利用酯能水解的性質(zhì)把酚羥基變成酯基,用乙酰水楊酸( )代替水楊酸,副

9、作用明顯減輕,但乙酰水楊酸還含有羧基,能產(chǎn)生H+,服用量大時,對胃腸道仍有一定的刺激作用。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,第三階段:賴氨匹林、緩釋阿司匹林。利用羧酸的酸性制出了一種鹽。如增加了其水溶性,可制成針劑的賴氨匹林 后來,人們又利用功能高分

10、子的合成方法,把乙酰水楊酸接在聚甲基丙烯酸羥乙酯上制成緩釋阿司匹林,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,【例1】 科學(xué)家把藥物連接在高分子載體上可制成緩釋長效藥劑。阿司匹林的結(jié)構(gòu)式為 ,它可以接在一種高聚物載體上,形成緩釋長效藥劑,其中一種的結(jié)構(gòu)式為:,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,試回答:(1)緩釋長效阿司匹林的載體的結(jié)構(gòu)簡式為　。

11、0;(2)服藥后,在人體內(nèi)通過水解作用,可以緩慢地放出阿司匹林,寫出這個水解反應(yīng)的方程式 　。 (3)這種高分子載體是由單體發(fā)生聚合反應(yīng)而得到的,寫出單體的結(jié)構(gòu)簡式　。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,1.與—CH3互為生物電子等排體的是(　　)A.COB.—OHC.—O—D.—CH解析：生物電子

12、等排體指具有相同數(shù)目價電子,且在分子大小、形狀(鍵角)等方面存在相似性的不同分子或原子團?！狢H3、—OH含有7個價電子,CO含有10個價電子,—O—含有6個價電子,—CH 含有5個價電子。答案：B,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點二　水楊酸合成路線的選擇問題導(dǎo)思①水楊酸的結(jié)構(gòu)簡式如何書寫?②制備水楊酸常用的原料有哪幾類?提示：苯酚、鄰氯苯甲酸、苯甲酸。③工業(yè)上常用哪種原料合成水楊酸?提示

13、：苯酚。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,1.以苯酚鈉鹽為原料在一定溫度及壓強下與二氧化碳作用經(jīng)羧基轉(zhuǎn)位而制得。,2.以鄰氯苯甲酸為原料制得,產(chǎn)率可達99.5%。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,3.以苯甲酸為原料溶于礦物油中,以銅鹽為催化劑在210 ℃~260 ℃時通入氮氣,然后在175 ℃~216 ℃時通入空氣并控制通氣速率,交替進行氧化而制得。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,【例2】 苯

14、酚是重要的化工原料,通過下列流程可合成阿司匹林、香料和一些高分子化合物。已知: (導(dǎo)學(xué)號52710100),要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,(1)寫出C的結(jié)構(gòu)簡式:　　　　　　　　　　。 (2)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式: 　。 (3)寫出G的結(jié)構(gòu)簡式:　　　　　　　　　　。 (4)寫出反應(yīng)⑧的化學(xué)方程式:　。 (5)寫出反

15、應(yīng)類型:④　　　　、⑦　　　　。 (6)下列可檢驗阿司匹林樣品中混有水楊酸的試劑是　　　　。 a.三氯化鐵溶液　b.碳酸氫鈉溶液　c.石蕊試液,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,反應(yīng)⑧為: 比較阿司匹林和水楊酸的結(jié)構(gòu),可

16、知只要檢驗樣品中是否含有酚羥基便可確定樣品中是否混有水楊酸,故檢測試劑應(yīng)選用FeCl3溶液。,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,要點一,要點二,典例導(dǎo)航,即時演練,即時檢測,2.下列有關(guān)用水楊酸和乙酸酐制備阿司匹林(乙酰水楊酸)的說法中不正確的是(　　),A.阿司匹林分子中有1個手性碳原子B.水楊酸和阿司匹林都屬于芳香化合物C.可用FeCl3溶液檢驗阿司匹林中是否有未反應(yīng)的水楊酸D.1 mol阿司匹林最多可與3 mol

17、的NaOH溶液反應(yīng)解析：手性碳原子為碳原子上連接4個不同的原子或原子團,題中涉及的有機物碳原子只連接3個原子或原子團,則不存在手性碳原子,故A錯誤。答案：A,要點一,要點二,即時檢測,1.天然維生素P(結(jié)構(gòu)簡式如下)存在于槐樹花蕾中,它是一種營養(yǎng)增補劑。關(guān)于維生素P的敘述錯誤的是 (　　)A.可以和溴水反應(yīng)B.可用有機溶劑萃取C.分子中有三個苯環(huán)D.1 mol維生素P可以和4 mol NaOH反應(yīng)解析：觀察天然維生

18、素P的結(jié)構(gòu),它含有兩個苯環(huán),中間的六元環(huán)是雜環(huán),雜環(huán)上含有一個碳碳雙鍵。答案：C,要點一,要點二,即時檢測,2.心酮胺是治療冠心病的藥物。它具有如下結(jié)構(gòu)簡式:下列關(guān)于心酮胺的描述中錯誤的是(　　)A.可以在催化劑的作用下和溴反應(yīng)B.可以和銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)C.可以和氫溴酸反應(yīng)D.可以和濃硫酸與濃硝酸的混合液反應(yīng)答案：B,要點一,要點二,即時檢測,3.化合物C和E都是有醫(yī)用功能的高分子材料,且由相同質(zhì)量分數(shù)的元素組

19、成,均可由化合物A(C4H8O3)制得,如下圖所示,B和D互為同分異構(gòu)體。 (導(dǎo)學(xué)號52710101),要點一,要點二,即時檢測,試寫出:(1)化學(xué)方程式:A→D:　; B→C:　。 (2)反應(yīng)類型:A→B:　　　　　　　　 ,B→C:　, A→E: 　　　　　　　　。 (3)E的結(jié)構(gòu)簡式:　; A的同分異構(gòu)體(同類別且有支鏈)的結(jié)構(gòu)簡式:　　　　　　　或　　　　　　　。