搜索
高等医学院校教材药学专业实验首都医科大学专业药学室二零零六年元月专业药学实验学讲义前言理论教学和实验教学是药学教学的两项基本活动，它们按照各自的规律运作，从不同的立场启迪学生的聪明与才智。在早期的药学教育中，实验教学为课堂讲授的理论提供验证性素材，处在从属地位。在近期的药学教育中，实验素材、实验方法和实验理论共同构成了独立于理论教学之外的实验教学体系，成为药学院学生知识体系构成的最富有活力的组分。通过实验教学可以为学生提供实践机会和开辟科学实验途径。通过实验教学可以引导学生正确理解理论、主动发现规律、自主创新`知识。在新的历史时代，充分估价实验教学对创新性人才培养的贡献，是药学院师生的共同任务。基于以上认识，我们正在着手发展药学实验学。药学实验学包含基础化学实验学和专业药学实验学两部分。基础化学实验学把生物有机化学实验、生物无机化学实验、分析化学实验和物理化学实验融为一体，通过基础化学实验教学使低年级学生正确理解化学理论、主动发现化学规律、自主创新化学知识。专业药学实验学不仅把药物化学实验、药剂学实验、药物分析实验和药效学实验融为一体，而且实现现代化，期望通过专业药学实验教学使高年级学生初步熟悉新药开发程序、正确把握各个环节的关联、主动发现新药开发规律、自主创新新药开发知识。药学是实验性极强的学科。从历史的角度看，先有药学实验，后有药学理论。在实验室里引导学生设计、实施和完善药学实验是药学教学的重要内容。因此，教育学生掌握药学实验方法是专业药学实验教学目标之一。当然，并非人人都能从药学实验中受益，只有那些能够把自己放在主动地位，细心操作、认真实践、刻苦思考、热情探索的学生才能从实验汲取营养、洋溢才华、增长智慧。每个教学实验都负有展示一个方法、一个道理和一个现象的具体责任。讲义中为学生安排的实验，研究生们重复做过数十次。现在由本科生再现。其实，再现这些现象并不是实验教学的唯一目的。通过再现实验现象培养学生的实践能力、增强学生对实验设计原则的理解能力、使学生灵活掌握实验方法、正确判断实验现象，以及深入分析实验结果，才是再现这些实验现象的根本意图。个体智慧差异左右着触类旁通的优劣，引导学生从一个具体实验总结一些经验、归纳解决一类问题的方法,是实验教学的另一个目标。一门学科，内容无限、现象众多。通过实验教学，只能学到沧海一粟。在科学高度发达的时代，知识老化迅速、知识更新频繁。学生在校学到的知识也许只有五分之一或十分之一能够适用于将来的工作。这样一来，最关键和最有用的是理解能力、实践能力和创新能力。有了这些能力，任凭什么新知，都可以钻进去，都可以掌握它。勤思、多问、敢提不同意见，有利于把握实验的主动性。实验中既可能遇到不能解释的现象，也可能遇到与书本矛盾的现象。这类实验现象既可能引起各种怀疑，也可能引起各种设想。矛盾、怀疑、设想可能引发智慧的火花，要珍惜。在书本与主观之间，不要过分相信书本。在理论与实践之间，不要过分相信理论。主观能动作用存在于活跃的思维之中，有的人在学习过程中不放过任何问题，结果能力提高了。有的人在学习过程中被动地接受素材，结果聪明才智湮灭了。不放过任何问题、不放弃任何想法，然后通过实验解决问题、通过实验检验设想，这是学习实验的重要环节。实验中应当鼓励自己勤思考、多动手，争取通过实验最大限度提高自己的理论水平和实践能力。科学工作需要严格的科学作风，优良的科学作风有益终生。在实验课程中学生应当着力培养这种作风。实验前认真准备、实验中严格要求、实验时整齐有序、严格遵守规程、认真观察现象、及时如实记录实验结果、深入思考实验现象、完善实验报告。既不要马马虎虎，也不要匆匆忙忙。实验课能否成为培养学生实验室工作能力的环节，既要依靠教师引导，也要依靠学生努力。通过专业药学实验教学，希望同学们在掌握基本技能和提高动手能力的同时，能够掌握科学研究的思维方法、学会面对新问题提出设想、学会设计实验方案验证设想、学会根据实验现象推演结论、学会根据结论提出新问题。我们学院学生的实验仪器的人均占有比例可以与国内任何同类学院相比较，达到了足够的高度。通过基础化学实验和专业药学实验，立即把实验内容推进到足够的现代化程度、努力为每个学生提供100％实验操作机会、逐步实现实验室周末开放。通过这些措施，希望我们的学生毕业之后确实能够受到社会欢迎。彭师奇2005年12月于首都医科大学实验一1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并[1’,2’:1,5]吡啶并[3,4-b]吲哚的合成与血管条舒张实验1.前言咔啉羧酸是从中药薤白中提取出来的一种具有抗血小板活性的物质。中药薤白为百合科葱属植物小根蒜（AlliummacrostemonBunge）或薤（A.chinenseG.Don）的干燥鳞茎。小根蒜多产于东北和华北地区，收载于1990版中国药典。薤多产于我国南方。在中医临床上，薤白主治胸痹和心痛彻背。中医临床的胸痹和心痛彻背相当于西医临床的心绞痛和心肌梗塞。早在汉代名医张仲景的方剂中就使用薤白，例如在他的“瓜萎、薤白白酒汤”、“瓜萎、薤白、半夏汤”以及“枳实、薤白、桂枝汤”中薤白占有明确的重要性。在土壤抗血小板活性物质筛选中，发现薤白提取物显示有较强活性。从薤白提取物中分离出S-咔啉羧酸后，经抗血小板聚集实验，认定它的活性比阿司匹林强数倍。不过，后来的也认识到S-咔啉羧酸无论在水中还是在有机溶剂中的溶解度都极差。这样一来，S-咔啉羧酸的生物利用度便差。这个缺点，限制S-咔啉羧酸的潜在应用。为了达到提高S-咔啉羧酸的水溶度和生物利用度双重目标，把S-咔啉羧酸转化为S-咔啉酰氨基酸。在合成S-咔啉酰氨基酸时，意外发现它们很容易与丙酮缩合生成取代-4-氧代-四氢咪唑并-吡啶并-吲哚。在评价这类化合物的舒血管活性时，观察到1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并-吡啶并-吲哚最优秀。按照现代药物化学的工作模式，本实验包括了1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并-吡啶并-吲哚的化学合成和血管条舒张活性评价。2.化学合成路线2.1合成路线如图1所示，1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并[1’,2’:1,5]吡啶并[3,4-b]吲哚的合成包含5个独立的单元反应。NHNHOOHNHNH2OOHNHNOOHBocOH2NCO2HH2NCO2CH3NHNBocNHCO2CH3ONHNNCO2CH3iiiiiiviv图1.1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并-吡啶并-吲哚的合成路线i）稀硫酸、甲醛；ii）Boc酸酐、DCC；iii）SOCl2、甲醇；iv）DCC、HOBt、NMM；v）4NHCl/EtOAc、甲醇、丙酮、三乙胺.2.2实验目标1）通过合成S-咔啉羧酸，掌握吲哚生物碱合成中著名的Pictet-Spengler缩合及产物的后处理操作；2）通过合成N-Boc-S-咔啉羧酸，掌握氨基酸氨基保护的最常见方法；3）通过合成L-异亮氨酸甲酯，掌握氨基酸羧基保护的最常见方法；4）通过合成N-Boc-S-咔啉酰-L-异亮氨酸甲酯，掌握多肽合成的最常见方法；5）通过合成1-(1’-甲氧羰基-2’-甲基)丁基-2,2-二甲基-4-氧代-四氢咪唑并[1’,2’:1,5]吡啶并[3,4-b]吲哚，掌握多肽合成中最常见的脱Boc方法和类似的Pictet-Spengler缩合。2.3单元实验2.3.1实验一S-咔啉羧酸的合成实验目标掌握吲哚生物碱合成中著名的Pictet-Spengler缩合及产物后处理反应式、投料量及理论产量NHNHOOHNHNH2OOH稀硫酸甲醛溶液ExactMass204ExactMass216Add-on5.00gTheoreticalYield5.29g实验操作将400ml水置于500ml的圆底烧瓶中，缓慢加入0.2ml浓硫酸。往得到的稀硫酸溶液中加入5.0g（24.5mmol）L-色氨酸。用超声振荡至L-色氨酸完全溶解。往得到的溶液中加入10ml浓度为35%的甲醛溶液。反应混合物室温搅拌6小时，薄层层析监测，L-色氨酸原料点消失，终止反应。往反应溶液中缓慢滴加浓氨水，调反应混合物的pH值至6，静置半小时。减压滤出的生成的沉淀用水冲洗将滤出的无色固体平铺于培养皿，置于柜子中空气干燥后得到？g（产率？%）S-咔啉羧酸，为无色固体。理化常数测定按照规定取适当量S-咔啉羧酸测定熔点、比旋光度、IR、MS和NMR。注意事项1）第一步，色氨酸必须完全溶解。2）第三步，过滤速度缓慢时可稍加丙酮，改善过滤速度。2.3.2实验二N-Boc-S-咔啉羧酸的合成实验目标掌握氨基酸氨基保护的最常见方法。反应式、投料量及理论产量NHNHOOHBoc2ODMF,三乙胺NHNOOHBocExactMass216ExactMass316Add-on4.00gTheoreticalYield5.85g实验操作将4.0g（18.5mmol）咔啉羧酸悬浮于40mlDMF中。冰浴搅拌下往该悬浮液中加入5.2g（23.9mmol）Boc2O。加三乙胺将反应混合物的pH值调至10，反应混合物室温搅拌48小时，薄层层析监测，S-咔啉羧酸原料点消失，终止反应。将反应液倒入表面皿，在风扇下吹约24小时至干。将吹干的油状物用200ml乙酸乙酯溶解，然后置于250ml分液漏斗中，用20ml5%的KHSO4的水溶液洗涤3次。分出萃洗后的乙酸乙酯层，在250ml三角瓶中加入无水硫酸钠干燥0.5h，常压过滤。滤液旋转蒸发至干，析出白色固体。得到的白色固体中加入氯仿，减压过滤，得到？g（产率？%）N-Boc-S-咔啉羧酸，为无色固体。理化常数测定按照规定取适当量N-Boc-S-咔啉羧酸测定熔点、比旋光度、IR、MS和NMR。注意事项若产品颜色发黄可用乙酸乙酯可洗至无色。2.3.3实验三L-异亮氨酸甲酯的合成实验目标掌握氨基酸羧基保护的最常见方法。反应式、投料量及理论产量SOCl2MeOHH2NCO2HH2NCO2CH3ExactMass131ExactMass145Add-on5.24gTheoreticalYield5.85g实验操作将40ml甲醇置于在冰盐浴冷却的反应瓶中并剧烈搅拌。12mlSOCl2通过50ml恒压分液漏斗缓慢滴加到含甲醇的反应瓶中。搅拌30分钟后撤去冰盐浴，往反应混合物中加入5.24g（40mmol）L-Ile，室温搅拌48小时。搅拌下用水泵将反应液减压浓缩至干（尽量干）。残留物用8ml甲醇溶解，再用水泵减压浓缩至干。该操作至少重复2次。残留物加入无水乙醚，并尽量使乙醚与残留物充分接触，再用水泵减压浓缩。该操作重复1-2次。抽干乙醚后得到？g（产率？%）异亮氨酸甲酯盐酸盐，为无色固体。理化常数测定按照规定取适当量异亮氨酸甲酯盐酸盐测定熔点、比旋光度、IR、MS和NMR。注意事项滴加SOCl2时速度要慢。2.3.4实验四N-Boc-S-咔啉酰-L-异亮氨酸甲酯的合成实验目标通过合成N-Boc-S-咔啉酰-L-异亮氨酸甲酯，掌握多肽合成的最常见方法。反应式、投料量及理论产量NHNOOHBocH2NCO2CH3DCC/HOBTTHF/NMMNHNOBocHNCO2CH3ExactMass316ExactMass443Add-on2.0gTheoreticalYield2.80g实验操作冰浴冷却下往置于150ml烧瓶中的由2.00g（6.33mmol）N-Boc-S-咔啉羧酸、0.90g（6.67mmol）HOBt和1.20g（6.61mmol）HCl·Ile-OMe与70mlTHF构成的溶液中滴入1.70g（8.33mmol）DCC和5mlTHF构成的溶液。往得到的溶液通过滴入NMM与THF的溶液调pH值到8。反应混合物0ºC搅拌2小时后抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩至干。得到的残余物用150ml乙酸乙酯溶解、置于250ml分液漏斗中、依次用饱和碳酸氢钠水溶液洗3次（每次30ml）、饱和氯化钠水溶液洗3次（每次