高中化学鲁科版选修2 主题6 课题2药物的分子设计与化学合成学案.doc

课题2　药物的分子设计与化学合成1．通过阿司匹林的发展历程以及药物的选择性设计的学习，了解人们对药物进行设计的思路重点)2．了解生物电子等排、剖裂和拼合这三种修饰和改造药物分子结构方法的原理3．通过阿司匹林的生产实例，了解一般药物生产过程中的原料路线以及生产工艺等问题重难点)4．了解新世纪药物的发展方向和重点研究领域，了解我国传统医药的重要作用和未来的发展方向5．理解药物设计的思路以及药物生产过程中的化学问题难点)药物的分子设计1.阿司匹林的发展历程(1)历程：水杨酸―→阿司匹林―→赖氨匹林和缓释阿司匹林2)阿司匹林水解的反应：2．药物结构修饰和改造的原因：某些药物虽然具有良好的药效，但是可能在溶解性、化学稳定性、毒副作用、选择性以及人体吸收等方面存在不足因此，人们希望通过对其进行结构修饰和改造，以获得药效相当而又能克服原有缺陷的新药3．目前对已有药物进行结构改造的主要方法是生物电子等排、剖裂和拼合1．由乙酰水杨酸获得水杨酸时，发生的反应属于哪种类型？【提示】　水解反应或取代反应药物的化学合成1.工业上选择原料路线着重于经济和技术的可行性，所关心的是原料是否廉价易得、生产工艺是否简便、能否进行大规模生产以及产率高低等。

2．生产工艺主要指将原料经过有关反应制得粗产品，然后将粗产品经过分离、提纯、制剂等一系列后处理得到所需要的产品的生产过程对整个工艺过程，需要着重考虑的是反应条件、设备要求、安全生产和环境保护等问题2．如何提纯乙酰水杨酸的粗品？【提示】　粗品乙酰水杨酸钠乙酰水杨酸精品新世纪药物的展望1.人类对药物的要求：从以前的有效性、安全性向高效性、专一性、低毒性的方向发展因此，生物制品、天然药物备受青睐2．在制剂方面将向长效制剂、靶向制剂和智能化制剂方向发展3．现代药物研究的科技支柱有分子生物学、基因组学、蛋白质组学、组合化学、高通量筛选以及与药物研究相关的信息科学与技术药物的分子设计【问题导思】　①为什么对已有药物进行结构改造？【提示】　克服现有药物的缺陷②对已有药物进行改造的方法有哪些？【提示】　生物电子等排、剖裂、拼合③N2和—OH的生物电子等排体是什么？【提示】　N2与CO，—OH与—NH2、—CH3、—SH等互为生物电子等排体1．阿司匹林的发展第一阶段：水杨酸水杨酸的结构简式为，分析结构，含有酚羟基和羧基，酚类对人体皮肤有腐蚀作用，因此水杨酸对胃肠道黏膜有较大的刺激作用第二阶段：乙酰水杨酸。

利用酯能水解的性质把酚羟基变成酯基，用乙酰水杨酸()代替水杨酸，副作用明显减轻，但乙酰水杨酸还含有羧基，能产生H＋，服用量大时，对胃肠道仍有一定的刺激作用第三阶段：赖氨匹林、缓释阿司匹林利用羧酸的酸性制出了一种盐，如增加了其水溶性，可制成针剂的赖氨匹林；后来，人们又利用功能高分子的合成方法，把乙酰水杨酸接在聚甲基丙烯酸羟乙酯上制成缓释阿司匹林()2．药物结构改造的方法(1)生物电子等排利用生物电子等排体的相近的物理化学性质(如—NH—、—CH2—等)，设计新药时在具有生物活性的分子中以一个电子等排体取代另一个电子等排体2)剖裂对于结构比较复杂的药物，可以将其分子结构剖析成两个或数个亚结构，通过对结构与药效间关系的研究，找到结构简化的新药物3)拼合把两种药物的结构或药效基团相拼，融合在一个分子内，提高药物的选择性或药理活性　科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：(1)高分子载体结构简式为__________________2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是__________________。

3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是___________________________________________________________________________解析】　本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：①高分子载体；②阿司匹林；③作为桥梁作用的乙二醇在肠胃中变为阿司匹林的反应，则属于水解反应，从而找到正确的解题思路答案】　(1) (2)酯化反应(或取代反应)1．下列不是对药物进行结构改造的主要方法的是(　　)A．生物电子等排　　　　　　 B．水解C．剖裂 D．拼合【答案】　B水杨酸合成路线的选择【问题导思】　①水杨酸的结构简式如何书写？【提示】　②制备水杨酸常用的原料有哪几类？【提示】　苯酚、邻氯苯甲酸、苯甲酸③工业上常用哪种原料合成水杨酸？【提示】　苯酚1．以苯酚钠盐为原料在一定温度及压强下与二氧化碳作用经羧基转位而制得2．以邻氯苯甲酸为原料制得，产率可达99.5%3．以苯甲酸为原料溶于矿物油中，以铜盐为催化剂在210～260 ℃时通入氮气，然后在175～216 ℃时通入空气并控制通气速率，交替进行氧化而制得。

由于苯酚是常用的化工原料，并且合成水杨酸的反应条件比较简单，故工业上常用苯酚作为原料合成水杨酸　苯酚是重要的化工原料，通过下列流程可合成阿司匹林、香料和一些高分子化合物已知：＋CH3COOH(1)写出C的结构简式：________2)写出反应②的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________3)写出G的结构简式：____________________________________________4)写出反应⑧的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________5)写出反应类型：④________；⑦________6)下列可检验阿司匹林样品中混有水杨酸的试剂是________a．三氯化铁溶液 B．碳酸氢钠溶液c．石蕊试液(2)反应实质是醋酸酐与酚羟基反应，生成酯和醋酸。

3)实质是水杨酸的羟基与羧基发生缩聚反应4)⑦的反应产物F为，反应⑧是相当于1,4加成的加聚反应，故n5)④加成反应，⑦卤代烃的消去反应6)因为阿司匹林结构中无酚羟基，而水杨酸()结构中有酚羟基，酚羟基能与Fe3＋生成紫色络合物，所以选三氯化铁溶液答案】　(1) (5)加成反应　消去反应　(6)a卤代烃在碱、醇、加热条件下发生消去反应；在碱、水、加热条件下发生水解反应2．下列有关用水杨酸和乙酸酐制备阿司匹林(乙酰水杨酸)的说法中不正确的是(　　)A．阿司匹林分子中有1个手性碳原子B．水杨酸和阿司匹林都属于芳香族化合物C．可用FeCl3溶液检验阿司匹林中是否有未反应的水杨酸D．1 mol阿司匹林最多可与3 mol的NaOH溶液反应【解析】　手性碳原子为碳原子上连接4个不同的原子或原子团，题中涉及的有机物碳原子只连接3个原子或原子团，则不存在手性碳原子，故A错误；水杨酸和阿司匹林都含有苯环，则属于芳香族化合物，故B正确；水杨酸含有酚羟基，可与FeCl3溶液发生显色反应，可鉴别，故C正确；阿司匹林的水解产物为水杨酸和乙酸，其中酚羟基和羧基都能与氢氧化钠反应，则1 mol阿司匹林最多可与3 mol的NaOH反应。

答案】　A1．药物结构改造的3种方法：生物电子等排、剖裂、拼合2．阿司匹林发展三阶段的物质：水杨酸、阿司匹林、缓释阿司匹林3．常见的4类生物电子等排体：N2与CO；—OH与—NH2、—CH3、卤素、—SH；—O—与—NH—、—CH2—；—CH===与—N===4．制备水杨酸的1个反应流程：1．下列解热镇痛药物使用效果最好的是(　　)A．水杨酸　 B．阿司匹林C．赖氨匹林 D．缓释阿司匹林【解析】　A、B、C、D四个选项的前后顺序正是对这种解热镇痛药逐渐修饰完美的过程答案】　D2．在阿司匹林的结构简式中①②③④⑤⑥分别标出了其分子中的不同的键将阿司匹林与足量NaOH溶液共热时，发生反应时断键的位置是(　　) 【导学号：28920060】A．①④ B．②⑤C．③④ D．②⑥【解析】　与足量的NaOH溶液共热，羧基可和NaOH发生中和反应，断裂⑥键；酯基发生水解反应，断裂②键答案】　D3．与—CH3互为生物电子等排体的是(　　)A．CO B．—OHC．—O— D．—CH===【解析】　生物电子等排体指具有相同数目价电子，且在分子大小、形状(键角)等方面存在相似性的不同分子或原子团—CH3、—OH含有7个价电子，CO含有10个价电子，—O—含有6个价电子，—CH===含有5个价电子。

答案】　B4．阿司匹林是日常生活中应用广泛的医药之一它可由下列方法合成：下列说法正确的是(　　)A．邻羟基苯甲醛分子中所有的原子不可能在同一平面B．用酸性KMnO4溶液直接氧化邻羟基苯甲醛可实现反应①C．反应②中加入适量的NaHCO3可提高阿司匹林的产率D．与邻羟基苯甲酸互为同分异构体，苯环上一氯代物仅有2种且能发生银镜反应的酚类化合物共有4种【解析】　苯和甲醛都是平面型分子，则邻羟基苯甲醛分子中所有的原子可能在同一个平面，故A错误；B.醛基和酚羟基都可被氧化，故B错误；反应②发生取代反应生成HCl，可与NaHCO3反应，HCl浓度降低，平衡向正反应方向移动，故C正确；苯环上一氯代物仅有2种且能发生银镜反应的酚类化合物有两类：一是苯环的侧链为甲酸苯酚酯基和酚羟基，二者处于对位，而是苯环侧链为醛基和两个酚羟基，且结构对称，共3种同分异构体，故D不正确答案】　C5．据报道，目前我国结核病的发病率有抬头的趋势抑制结核杆菌的药物除雷米封外，PAS—Na(对氨基水杨酸钠)也是其中一种它与雷米封可同时服用，可以产生协同作用已知：下面是PAS—Na的一种合成路线(部分反应的条件未注明)：按要求回答问题：(1)写出下列反应的化学方程式并配平。

A→B：__________________________________________________________；B→C7H6BrNO2：__________________________________________________；(2)写出下列物质的结构简式：C_____________________________________，D____________________；(3)指出反应类型：Ⅰ________，Ⅱ________；(4)指出所加试剂名称：X________，Y________解析】　本题根据对氨基水杨酸钠的结构简式可知A一定含有苯基且含甲基，由于羧基与氨基位于对位，所以，硝基位于甲基的对位酚羟基来源于卤原子的水解反应，所以溴原子取代的氢原子应位于甲基的邻位高锰酸钾具有强氧化性，所以先进行甲基的氧化反应后进行溴原子的水解反应和硝基的还原反应由于羧基与碳酸氢钠反应而酚羟基不反应，所以试剂Y只能。