【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(jì)與化學(xué)合成

1、目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.通過(guò)阿司匹林的發(fā)展歷程以及藥物的選擇性設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí),了解人們對(duì)藥物進(jìn)行設(shè)計(jì)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(guò)阿司匹林的生產(chǎn)實(shí)例,了解一般藥物生產(chǎn)過(guò)程中的原料路線以及生產(chǎn)工藝等問(wèn)題。4.了解新世紀(jì)藥物的發(fā)展方向和重點(diǎn)研究領(lǐng)域,了解我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥的重要作用和未來(lái)的發(fā)展方向。5.理解藥物設(shè)計(jì)的思路以及藥物生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)問(wèn)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(jì)通過(guò)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(guò)對(duì)其進(jìn)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(duì)已有藥物進(jìn)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(jì)新藥時(shí)在具有生物活性的分子中以一個(gè)電子等排體取代另一個(gè)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(jì)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(duì)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(gè)或數(shù)個(gè)亞結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)與藥效間關(guān)系的研究,找到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的新藥物。這樣進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的方法叫做剖裂。剖裂后得到的藥物結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,便于合成。有時(shí)也可以將兩種藥物的結(jié)構(gòu)或者藥效基團(tuán)相拼,融合在一個(gè)分子內(nèi),形成的新分子因加合作用兼具原來(lái)兩種藥物的藥理活性,或者是提高藥物的選擇

4、性。這樣進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)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(jì)生產(chǎn)工藝。工業(yè)上選擇原料路線著重于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可行性,所關(guān)心的是原料是否廉價(jià)易得、生產(chǎn)工藝是否簡(jiǎn)便、能否進(jìn)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(guò)有關(guān)反應(yīng)制得粗產(chǎn)品,然后將粗產(chǎn)品經(jīng)過(guò)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(guò)程。對(duì)整個(gè)工藝過(guò)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(hù)等問(wèn)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(jì)藥物的展望 1.人類對(duì)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(zhǎng)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(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一　藥物的分子設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)思①為什么對(duì)已有藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造?提示：克服現(xiàn)有藥物的缺陷。②對(duì)已有藥物進(jìn)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(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(jì)新藥時(shí)在具有生物活性的分子中以一個(gè)電子等排體取代另一個(gè)電子等排體。(2)剖裂。對(duì)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(gè)或數(shù)個(gè)亞結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)與藥效間關(guān)系的研究,找到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的新藥物。(3)拼合。把兩種藥物的結(jié)構(gòu)或藥效基團(tuán)相拼,融

8、合在一個(gè)分子內(nèi),提高藥物的選擇性或藥理活性。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(jiǎn)式為 ,分析結(jié)構(gòu),含有酚羥基和羧基,酚類對(duì)人體皮膚有腐蝕作用,因此水楊酸對(duì)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(shí),對(duì)胃腸道仍有一定的刺激作用。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(lái),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(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),【例1】 科學(xué)家把藥物連接在高分子載體上可制成緩釋長(zhǎng)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(zhǎng)效藥劑,其中一種的結(jié)構(gòu)式為:,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),試回答:(1)緩釋長(zhǎng)效阿司匹林的載體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　。

11、0;(2)服藥后,在人體內(nèi)通過(guò)水解作用,可以緩慢地放出阿司匹林,寫出這個(gè)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(jiǎn)式　。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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?jī)r(jià)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(tuán)。—CH3、—OH含有7個(gè)價(jià)電子,CO含有10個(gè)價(jià)電子,—O—含有6個(gè)價(jià)電子,—CH 含有5個(gè)價(jià)電子。答案：B,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)二　水楊酸合成路線的選擇問(wèn)題導(dǎo)思①水楊酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),1.以苯酚鈉鹽為原料在一定溫度及壓強(qiáng)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(dá)99.5%。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(shí)通入氮?dú)?然后在175 ℃~216 ℃時(shí)通入空氣并控制通氣速率,交替進(jìn)行氧化而制得。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),【例2】 苯

14、酚是重要的化工原料,通過(guò)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(hào)52710100),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),(1)寫出C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(yàn)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(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(yàn)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(cè)試劑應(yīng)選用FeCl3溶液。,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,典例導(dǎo)航,即時(shí)演練,即時(shí)檢測(cè),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(shuō)法中不正確的是(　　),A.阿司匹林分子中有1個(gè)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(yàn)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(gè)不同的原子或原子團(tuán),題中涉及的有機(jī)物碳原子只連接3個(gè)原子或原子團(tuán),則不存在手性碳原子,故A錯(cuò)誤。答案：A,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,即時(shí)檢測(cè),1.天然維生素P(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下)存在于槐樹花蕾中,它是一種營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑。關(guān)于維生素P的敘述錯(cuò)誤的是 (　　)A.可以和溴水反應(yīng)B.可用有機(jī)溶劑萃取C.分子中有三個(gè)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(gè)苯環(huán),中間的六元環(huán)是雜環(huán),雜環(huán)上含有一個(gè)碳碳雙鍵。答案：C,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,即時(shí)檢測(cè),2.心酮胺是治療冠心病的藥物。它具有如下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:下列關(guān)于心酮胺的描述中錯(cuò)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(diǎn)一,要點(diǎn)二,即時(shí)檢測(cè),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?jǐn)?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(hào)52710101),要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,即時(shí)檢測(cè),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(jiǎn)式:　; A的同分異構(gòu)體(同類別且有支鏈)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:　　　　　　　或　　　　　　　。