有机化学自主学习

姓名：黄婷婷学号：2015205315009班级：15生物制药有机化学自主学习一、芳杂环性质在药物结构修饰中的应用1．何谓芳杂环？在五元杂环中杂原子如何参与形成芳香共轭体系的？成环原子除碳以外，还有其它如ONSP等杂原子的环状化合物，统称为杂环化合物。五元芳杂环又称为富π电子防杂环化合物。环上碳原子和杂原子都是以sp²杂化轨道与相邻的原子彼此以σ键构成五元环，每个原子都有一个未参与杂化的p轨道与环平面垂直，碳原子p轨道中一个电子，而杂原子的p轨道中有两个电子，这些p轨道相互侧面重叠形成封闭的大π键，大π键的π电子数为6个，符合4n+2规则。因此这些杂环具有一定程度的芳香性。其α键容易发生亲电取代反应。2.何谓结构修饰？对药物或天然产物进行结构修饰有哪些意义？结构修饰是主要通过化学方式替药物中部分基因进行改变，以改变其对于人体的毒副作用、吸收效果、靶向效果等等。对药物进行适当的结构修饰能够改善药物的吸收性能、延长药物的作用时间、增加药物的作用特异性、降低药物的毒副作用、提高药物的化学稳定性、改善药物的溶解性能以及消除不良的气味或者味道。3.芳杂环的化学性质与芳香族化合物有哪些异同点？试总结规律。芳杂环与芳香族化合物都能发生取代反应——芳杂环能发生亲电取代，亲核取代，能与卤代烷，酰卤，酸酐发生N上的取代反应；芳香族化合物易于发生亲电取代反应。芳杂环具有碱性，能发生氧化反应，还原反应；芳香族化合物的芳环一般难以氧化，加成。4.通过查阅资料查找含芳杂环结构单元的药物或天然产物5.通过查阅资料，列举并阐述通过杂环结构单元发生化学反应而对药物进行结构修饰的实例和目的。扑炎痛的结构扑炎痛是阿司匹林和扑热息痛通过拼合原理修饰得到的药物，它通过酯键将阿司匹林的羧基成酯，降低了阿司匹林的胃肠副作用。它在体内水解释放出阿司匹林和扑热息痛，它们均为解热镇痛药，可以发挥协同作用。成酯是药物化学常用的结构修饰手段，这样修饰后得到的药物常可以降低药物的毒副作用或提高药物的疗效二、取代羧酸的性质及应用1.何为取代羧酸？影响取代羧酸酸性的因素有哪些？羧酸分子中烃基上的氢原子被其他具有官能团性质的原子或基团取代的化合物，称为取代羧酸。影响羧酸酸性的因素：①诱导效应，羧酸酸性的强弱与它的整个分子的结构有关。在羧酸分子中与羧基直接或间接相连的原子或取代基对羧酸的酸性都有不同程度的影响②共轭效应，共轭体系上的取代基如—CN、—COOH、—CHO—COR等，能降低共轭体系的电子云密度称为吸电子共轭效应（－C）与其吸电子诱导效应（－I）方向一致。③场效应。一般诱导效应是指通过分子链传递的静电作用。还有一种是通过空间传递所产生的诱导效应叫做场效应。任何一个带电粒子包括极性共价键和极性分子，在其周围空间都存在静电场，在这个静电场中的任一个带电体都要受其静电力的作用，这就是场效应的本质。2.何为氨基酸的等电点？其产生的原因是什么？在某一PH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时的溶液ph称该氨基酸的等电点。氨基酸是两性分子，能结合H(+)的-NH2,形成正电荷离子，也带有能够电离出H(+)的-COOH，形成负离子。因此，氨基酸分子的整体与溶液的pH有关，改变溶液pH可以使氨基酸带上正电荷，负电荷或者正好处于净电荷为零的兼性离子状态。3.取代羧酸在发生反应时，有哪些反应规律？什么叫邻基参与效应？α-H的卤代:在磷(少量)的存在下,α-H可被卤素(Cl2或Br2)取代，此反应是通过酰卤活化了羧酸中的α-H进行的。-Br有卤代烷的化学性质，亲核取代，消除，在合成上有很重要的应用。脱羧反应：工业上处理含醋酸的废水可用加入Ca(OH)2，加热脱羧处理。邻基参与效应指的是在亲核取代反应中，当某些取代基位于分子的适当位置，能够和反应中心部分地或完全地成键形成过渡态或中间体，从而影响反应的进行，这种现象称为邻基参与效应。4.通过查阅资料列举取代羧酸的性质在药物合成反应中的应用。水杨酸即邻-烃基苯甲酸用于制备阿司匹林、水杨钠、水杨酰胺、止痛灵、水杨酸苯酯。阿司匹林也叫乙酰水杨酸，用于感冒发烧头痛关节痛风湿病，用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛。五倍子单宁是由葡萄糖与不同数目的五倍子酸形成醋的混合物，有杀菌，防腐和凝固蛋白质的作用。三、药物全合成图解1.什么叫逆推合成法？逆推合成法是指先用逆推法将目标有机物分解成若干片段，设法将片段（小分子）拼接，找出合成途径。2.常见有机化学反应类型有哪些？简要归纳不同类有机物间相互转化的方法。反应类型：①取代反应②加成反应③消去反应④酯化反应⑤水解反应⑥氧化反应⑦还原反应⑧加聚反应⑨缩聚反应⑩裂化反应相互转化：3.已上过的内容中重要的有机反应机理有哪些？请举例并阐述。①Arbuzov反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用，生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷：卤代烷反应时，其活性次序为：R'IR'BrR'Cl除了卤代烷外，烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a-或b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个烷基各不相同时，总是先脱除含碳原子数最少的基团。反应机理：②Arndt-Eister反应反应机理：重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。③Baeyer----Villiger反应过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应④Beckmann重排肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺：4.通过查阅资料了解某些药物或天然产物的生物活性及其作用机制，介绍这些药物或天然产物目前的合成方法有哪些？请对每种合成方法的过程进行分析并阐述。吗啡是鸦片中最主要的生物碱（含量约10-15％）是从鸦片中经过提炼出来的主要生物碱，呈白色结晶粉末状闻上去有点酸味。作用机制：阿片类药物的镇痛作用是同时通过直接抑制源自脊髓背角的痛觉上行传通路和激活源自中脑的痛觉下行控制环路来实现的。吗啡的镇痛作用是通过激动脊髓胶质区、丘脑内侧、脑室及导水管周围灰质等部位的阿片受体，主要是μ受体，模拟内源性阿片肽对痛觉的调制功能而产生镇痛作用。吗啡作用部位主要在第三脑室和导水管周围的灰质内。继之发现吗啡受体，并从脑内分离出两种脑啡肽（甲硫氨酸脑啡肽和亮氨酸脑啡肽）它们在脑内的分布基本与吗啡受体一致。自垂体中分离出几种肽类，称内啡肽。内啡肽具有类似脑啡肽的作用。被统称为吗啡样物质。中枢内存在吗啡受彩带与内啡肽能神经原，通过吗啡样物质的信息传递作用，将二者联系在一起，共同组成体内的抗痛系统”维持着正常痛阈，并使生理性抗痛机能。吗啡等镇痛药，可能作为吗啡受体的激动剂，激动该受体，通过多种环节，增加脑内抗痛系统的功能，提高痛阈，减弱机体对内外环境刺激的感受性，而呈现出镇痛作用。