药物化学实验课件
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药物化学课件(带目录)药物化学课件一、引言药物化学是研究药物的化学结构、性质、合成方法、作用机制及其在生物体内的代谢过程的一门学科。
它是药物研发和创新的基础,对于提高药物疗效、降低毒副作用、缩短研发周期等方面具有重要意义。
本课件旨在介绍药物化学的基本概念、研究方法和应用领域,帮助读者了解药物化学的基本知识。
二、药物化学的基本概念1.药物化学的定义药物化学是一门研究药物的化学结构、性质、合成方法、作用机制及其在生物体内的代谢过程的学科。
它涉及到有机化学、生物化学、药理学、分子生物学等多个领域,是药物研发和创新的基础。
2.药物的化学结构药物的化学结构是决定其药效和毒性的重要因素。
药物分子通常由一个或多个活性中心组成,这些活性中心可以与生物体内的靶标分子发生特异性相互作用,从而发挥药效。
药物化学家通过对药物分子的化学结构进行改造和优化,可以提高药物的疗效和安全性。
3.药物的合成方法药物的合成方法对于药物的生产和应用具有重要意义。
药物化学家需要根据药物的化学结构和性质,选择合适的合成方法,包括有机合成、生物合成等。
有机合成是药物合成的主要方法,通过有机合成可以制备出具有特定化学结构的药物分子。
4.药物的作用机制药物的作用机制是指药物分子在生物体内的作用过程和作用方式。
药物的作用机制可以通过研究药物的化学结构、生物活性、代谢过程等方面来揭示。
了解药物的作用机制有助于我们更好地理解药物的作用效果和副作用,从而指导药物的研发和应用。
5.药物的代谢过程药物在生物体内的代谢过程是指药物分子在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。
药物化学家需要研究药物的代谢过程,了解药物在生物体内的行为,从而指导药物的研发和应用。
三、药物化学的研究方法1.有机合成方法有机合成是药物化学研究的重要方法之一。
通过有机合成,药物化学家可以制备出具有特定化学结构的药物分子。
有机合成方法包括传统的有机合成方法和现代有机合成方法,如催化合成、光合成等。
实验一、磺胺醋酰钠的制备磺胺是临床上应用最早的磺胺类抗菌药,但水溶性小,不便应用,磺胺分子中的磺酰氨基近乎中性。
虽可与NaOH成盐而水溶性增大,但极易水解,水溶液呈强碱性,也不能应用于临床,如果将磺酰氨基进一步酰化,酸性增强,成钠盐后,水解性减低,碱性减弱,能在临床上应用,乙酰化的产物为磺胺醋酰。
其钠盐近中性,可配成滴眼剂使用。
一、实验目的1.了解磺胺醋酰合成的基本路线.2.熟悉pH、温度等条件在药物合成中的重要性.3.掌握利用理化性质的差异来分离纯化产品的方法.二、实验内容磺胺醋酰的制备及产品的分离纯化。
三、实验原理在碱性条件下以磺胺为原料与乙酸酐反应,磺酰氨基乙酰化制备得到磺胺醋酰,再与氢氧化钠反应制备磺胺醋酰钠。
H2N SO2NH2NaOHH2N SO2NH(CH3CO)2ONaOHH2N SO2N COCH3H2N SO2NH COCH3NaOHH2N SO2N COCH3注:乙酐酰化时有副产物双乙酰化物产生。
N H SO2NH COCH3H3CO四、实验材料与设备1.实验设备、仪器圆底烧瓶(100 mL),球形冷凝管,布氏漏斗,抽滤瓶,温度计,恒温磁力搅拌器,三颈瓶,抽滤瓶,布氏漏斗。
2.实验材料、试剂NaOH(分析纯),磺胺(药用),醋酐(分析纯),盐酸(分析纯),活性碳(化学纯)。
五、实验步骤(一) 磺胺醋酰的制备在装有搅拌、温度计、回流冷凝管的250 mL三颈烧瓶中,加入26 g磺胺(SA)和22.5%的NaOH溶液(33 mL)。
搅拌,水浴逐渐升温至50~55℃,待物料溶解后,滴加Ac2O(7.5 mL),5 min后加入77%NaOH溶液4.5 mL(注1),并保持反应液pH在12~13之间,剩余13 mL醋酐与14.5 mL 77%NaOH溶液以每隔5 min每次2 mL(注2)交替加入。
加料期间的反应温度维持在50~55℃及pH在12~14(注3)。
加料完毕后,继续搅拌30 min。
反应结束后将反应液倾入250 mL烧杯中,加水30 mL稀释,滴加浓盐酸酸化至pH 7,于冰水浴中冷却1 h左右,析出未反应原料磺胺,过滤,滤饼用少量冰水洗涤(注4),滤液与少量洗液合并后用浓盐酸调pH至4~5,有固体析出,过滤,将滤饼压紧抽干(注5),滤饼用3倍量的10%盐酸溶液溶解,放置30 min,抽滤除去不溶物,滤液加少量活性碳室温脱色10 min,过滤,滤液用40%的NaOH溶液调pH至5,析出磺胺醋酰粗品,过滤,滤饼用10倍左右的水加热,使产品溶解,趁热过滤,滤液放冷,慢慢析出结晶,过滤,干燥得磺胺醋酰精制品,m.p. 179~182℃。
(二) 磺胺醋酰钠的制备将所得磺胺醋酰精制品放入100 mL烧杯中,以少量水浸润后,于水浴上加热至90℃,用滴管滴加40%NaOH溶液至pH为7~8恰好溶解,趁热过滤,滤液移至烧杯中,冷却析出晶体,滤取结晶,干燥,得磺胺醋酰钠产品。
六、附注1.本实验中使用NaOH溶液有多种不同浓度,在实验中切勿用错,否则会导致实验失败。
2.滴加醋酐和NaOH溶液是交替进行,每滴完一种溶液后,让其反应5 min后,再滴加另一种溶液。
滴加是用滴管加入,滴加速度以液滴一滴一滴滴下为宜。
3.反应中保持反应液pH在12~13之间很重要,否则收率将会降低。
4.在pH为7时析出的固体不是产物,应弃去。
产物在滤液中,切勿搞错。
在pH 4~5析出的固体是产物。
5.在本实验中,溶液pH的调节是反应能否成功的关键,应小心注意,否则实验会失败或收率降低。
6.氢氧化钠固体及其溶液具有强腐蚀性,不慎粘有时,应及时用大量清水冲洗。
7.醋酐具有催泪性和腐蚀性,取用时在通风橱中进行,不慎粘有时,应及时用大量清水冲洗。
七、实验报告内容写出实验目的、原理、所用仪器及型号,记录实验过程、现象及结果,并进行分析与讨论。
八、思考题1.反应中用NaOH的作用是什么?2.在制备SA时,芳伯胺基可发生酰化吗?3.该制备中产生哪些副产物,应如何减少副产物提高收率?实验二对乙酰氨基酚的制备及质量控制一、实验目的1.了解选择性乙酰化的方法,掌握药物的精制、杂质检查、结构鉴定等方法与技能。
2.掌握易被氧化产品的重结晶精制方法。
二、实验原理对乙酰氨基酚为白色结晶性粉末;无臭味,微苦。
在热水或乙醇中易溶,在丙酮中溶解,在水中略溶。
mp.168~172℃。
合成路线:NH2NHC OCH3(CH CO)O三、实验步骤1.对乙酰氨基酚的制备:于干燥的100ml锥形瓶中加入对氨基苯酚10.6g,水30ml,醋酐12ml,轻轻振摇使成均相。
再于80℃水浴中加热反应30min,放冷,析晶,过滤,滤饼以10ml冷水洗2次,抽干,干燥,得白色结晶性对乙酰氨基酚粗品。
2.精制:于100ml锥形瓶中加入对乙酰氨基酚粗品,每克用水5ml,加热使溶解,稍冷后加入活性碳1g,煮沸5min,在吸滤瓶中先加入亚硫酸氢钠0.5g,趁热过滤,滤液放冷析晶,过滤,滤饼以0.5%亚硫酸氢钠溶液5ml分2次洗涤,抽干,得白色对乙酰氨基酚纯品。
3.对乙酰氨基酚的鉴别:(1)取对乙酰氨基酚0.1g,加稀盐酸5ml,置水浴中加热40分钟,放冷;取0.5ml,滴加亚硝酸钠试液5滴,摇匀,用水3ml稀释后,加碱性β-萘酚试液2ml,振摇,即显红色。
(2)红外光吸收图谱应与对照的图谱(光谱集131图)一致。
(3)熔点168~172℃。
4.对乙酰氨基酚的检查:(1)有关物质取对乙酰氨基酚1.0g,置具塞离心管或度管中,加乙醚5ml,立即密塞,振摇30分钟,离心或放置至澄清,取上清液作为供试品溶液;另取每1ml中含对氯苯乙酰胺1.0mg的乙醇溶液适量,用乙醚稀释成每1ml中含50μg的溶液作为对照溶液。
吸取供试品溶液200μl与对照溶液40μl,分别点于薄层板上。
以三氯甲烷-丙酮-甲苯(13:5:2)为展开剂,展同一硅胶GF254开,晾干,置紫外灯(254nm)下检视,供试品溶液如显杂质斑点,与对照溶液的主斑点比较,不得更深。
(2)对氨基酚取对乙酰氨基酚1.0g,加甲醇溶液(1→2)20ml溶解后,加碱性亚硝基铁氰化钠试液1ml,摇匀,放置30分钟;如显色,与对乙酰氨基酚对照品1.0g加对氨基酚50μg用同一方法制成的对照液比较,不得更深(0.005%)。
四、问题与讨论1、酰化反应为何选用醋酐而不用醋酸作酰化剂?2、加亚硫酸氢钠的目的何在?3、对乙酰氨基酚中的特殊杂质是何物?它是如何产生的?五、注意事项1.对氨基苯酚的质量是影响对乙酰氨基酚产量、质量的关键。
2.酰化反应中,加水30ml。
有水存在,醋酐可选择性地酰化氨基而不与酚羟基作用。
若以醋酸代替醋酐,则难以控制氧化副反就,反应时间长,产品质量差。
3.加亚硫酸氢钠可防止对乙酰氨基酚被空气氧化,但亚硫酸氢钠浓度不宜过高,否则会影响产品质量。
实验三、烟酸的制备烟酸(Nicotinic acid )学名为吡啶-3-羧酸,又称维生素B 5,是B 族维生素中的一种,富集于酵母、米糠之中,可用于防治糙皮病,也可用作血管扩张药,并大量用作食品和饲料的添加剂。
作为医药中间体,可用于烟酰胺、尼可刹米及烟酸肌醇酯的生产。
烟酸的化学结构:分子式:C 6H 5NO 2; 分子量:123本品为无色针状结晶,m.p. 236~239℃。
一、实验目的1.掌握高锰酸钾氧化法对芳烃的氧化原理及实验方法2.熟悉酸碱两性有机化合物的分离纯化技术3.了解烟酸的合成路线。
二、实验内容1. 3-甲基吡啶的氧化反应2. 烟酸的精制三、实验原理烟酸可以由喹啉经氧化、脱羧合成,但合成路线长,且所用的试剂为腐蚀性的强酸。
因此可以通过对3-甲基吡啶的氧化来制取。
N COOH N HNO 3H 2SO 4N COOH COOH CO _N COOH 39%NCH 3+N COOH+2MnO 2KOH H 2O ++2KMnO 451%四、实验材料与设备1. 仪器和设备球形冷凝器、圆底烧瓶、三颈烧瓶、尾接管、布氏漏斗、抽滤瓶、圆底烧瓶、温度计、恒温磁力搅拌器。
2. 试剂和药品:3-甲基吡啶、 高锰酸钾、浓盐酸五、实验步骤1、投料比化学试剂3-甲基吡啶 高锰酸钾 浓盐酸 活性碳 分子量(FW)93 157.9 36.5 投料量(g) 521 适量 适量 摩尔数(mol)0.054 0.108 2、操作步骤在配有回流冷凝管、温度计和搅拌子的三口烧瓶中。
加入3-甲基吡啶5 g 、蒸馏水200 mL 水,水浴加热至85℃。
在搅拌下,分批加入高锰酸钾21 g , 控制反应温度在85~90℃,加毕,继续搅拌反应 1 h 。
停止反应,改成常压蒸馏装置,蒸出水及未反应的3-甲基吡啶,至流出液呈现不浑浊为止,约蒸出130 mL 水,停止蒸馏,趁热过滤,用12 mL 沸水分三次洗涤滤饼(二氧化锰),弃去滤饼, 合并滤液与洗液,得烟酸钾水溶液。
将烟酸钾水溶液移至500 mL 烧杯中,用滴管滴加浓盐酸调pH 值至3-4(烟酸的等电点的pH 值约3.4,注意:用精密pH 试纸检测),冷却析晶,过滤,抽干,得烟酸粗品。
加料口3、精制将粗品移至250 ml圆底烧瓶中,加粗品5倍量的蒸馏水,水浴加热,轻轻振摇使溶解,稍冷,加活性碳适量,加热至沸腾,脱色10 min,趁热过滤,慢慢冷却析晶(注1),过滤,滤饼用少量冷水洗涤,抽干,干燥,得无色针状结晶烟酸纯品,mp236~239℃。
六、附注1.慢慢冷却结晶,有利于减少氯化钾在产物中的夹杂量。
2.氧化反应若完全,二氧化锰沉淀滤去后,反应液不再显紫红色。
如果显紫红色,可加少量乙醇,温热片刻,紫色消失后,重新过滤。
3.精制中加入活性碳的量可由粗品的颜色深浅来定,若颜色较深可多加一些。
七、实验报告内容写出实验目的、原理、所用仪器及型号,记录实验过程、现象及结果,并进行分析与讨论。
八、思考题:1.氧化反应若反应完全,反应液呈什么颜色?2.为什么加乙醇可以除去剩余的高锰酸钾?3.在产物处理过程后,为什么要将pH值调至烟酸的等电点?4.本实验在烟酸精制过程中为什么要强调缓慢冷却结晶处理?冷却速度过快会造成什么后果?5.如果在烟酸产物中尚含有少量氯化钾,如何除去?试拟定分离纯化方案。
实验四、维生素K3的制备一、实验要求:熟悉维生素K3的制备方法。
二、实验原理:β-甲基萘在三氧化铬作用下被氧化成中间体β-萘醌,β-萘醌与亚硫酸氢钠起加成反应生成产品维生素K3,反应式如下:三、实验步骤:1. 中间体β-萘醌的制备1)量取β-甲基萘-醋酸溶液40毫升(其中含β-甲基萘5克)置于250 毫升三口瓶中;2)称取三氧化铬 22.5 克于小烧杯中,加水 22 毫升溶解备用;3)三口烧瓶中加磁转子,安装温度计,启动搅拌,保持35-40℃慢慢滴加三氧化铬溶液,期间以冷水浴降温控制反应温度;4)保温:40℃以下保温搅拌30分钟,升温到70℃保温搅拌30分钟,再升到85℃保温搅拌 15 分钟;5)结晶:将反应物倾入盛有200毫升冷水的烧杯中,搅拌,过滤。