藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)2010-講義

1、藥物化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 阿司匹林（Aspirin）的合成一、目的要求1. 掌握酯化反應(yīng)和重結(jié)晶的原理及基本操作。2. 熟悉攪拌機(jī)的安裝及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 阿司匹林為解鎮(zhèn)痛藥，用于治療傷風(fēng)、感冒、頭痛、發(fā)燒、神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)痛及風(fēng)濕病等。近年來，又證明它具有抑制血小板凝聚的作用，其治療范圍又進(jìn)一步擴(kuò)大到預(yù)防血栓形成，治療心血管疾患。阿司匹林化學(xué)名為2-乙酰氧基苯甲酸，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為： 阿司匹林為白色針狀或板狀結(jié)晶，mp.135140，易溶乙醇，可溶于氯仿、乙醚，微溶于水。合成路線如下：三、實(shí)驗(yàn)方法（一）酯化在裝有攪拌棒及球形冷凝器的100 mL三頸瓶中，依次加入水楊酸10 g，醋酐14 mL，濃

2、硫酸5滴。開動(dòng)攪拌機(jī)，置油浴加熱，待浴溫升至70時(shí)，維持在此溫度反應(yīng)30 min。停止攪拌，稍冷，將反應(yīng)液傾入150 mL冷水中，繼續(xù)攪拌，至阿司匹林全部析出。抽濾，用少量稀乙醇洗滌，壓干，得粗品。（二）精制將所得粗品置于附有球形冷凝器的100 mL圓底燒瓶中，加入30 mL乙醇，于水浴上加熱至阿司匹林全部溶解，稍冷，加入活性碳回流脫色10 min，趁熱抽濾。將濾液慢慢傾入75 mL熱水中，自然冷卻至室溫，析出白色結(jié)晶。待結(jié)晶析出完全后，抽濾，用少量稀乙醇洗滌，壓干，置紅外燈下干燥（干燥時(shí)溫度不超過60為宜），測(cè)熔點(diǎn)，計(jì)算收率。（三）水楊酸限量檢查取阿司匹林0.1 g，加1 mL乙醇溶解后，加

3、冷水定適量，制成50 mL溶液。立即加入1mL新配制的稀硫酸鐵銨溶液，搖勻；30秒內(nèi)顯色，與對(duì)于照液比較，不得更深（0.1%）。對(duì)照液的制備：精密稱取水楊酸0.1 g，加少量水溶解后，加入1 mL冰醋酸，搖勻；加冷水定適量，制成1000 mL溶液，搖勻。精密吸取1 mL，加入1 mL乙醇，48 mL水，及1 mL新配制的稀硫酸鐵銨溶液，搖勻。稀硫酸鐵銨溶液的制備：取鹽酸（1mol / L）1 mL，硫酸鐵銨指示液2 mL，加冷水適量，制成1000 mL溶液，搖勻。（四）結(jié)構(gòu)確證1. 紅外吸收光譜法、標(biāo)準(zhǔn)物TLC對(duì)照法。2. 核磁共振光譜法。思考題：1. 向反應(yīng)液中加入少量濃硫酸的目的是什么？是

4、否可以不加？為什么？2. 本反應(yīng)可能發(fā)生那些副反應(yīng)？產(chǎn)生哪些副產(chǎn)物？3. 阿司匹林精制選擇溶媒依據(jù)什么原理？為何濾液要自然冷卻？實(shí)驗(yàn)二 貝諾酯的制備一 反應(yīng)式二、操作配料比：阿斯匹林：氯化亞砜：撲熱息痛=1：1：0.952在250ml干燥的三頸瓶中，裝上攪拌器，溫度計(jì)，冷凝管和吸收尾氣的裝置，加入21g阿斯匹林，21g氯化亞砜，攪拌，再加入1-2滴無水吡啶，油浴緩緩加熱至75開始回流，繼續(xù)保溫1小時(shí)左右，至無尾氣放出，然后改成蒸餾裝置，用水泵減壓蒸去多余的氯化亞砜，稍冷至40以下，殘留物加入約一半量丙酮，待投料。取另一250ml三口燒瓶，裝上攪拌，溫度計(jì)和滴液漏斗，加住撲熱息痛20g，水120

5、ml，攪拌，冰浴冷至10以下，加入20%的氫氧化鈉溶液，使pH為10-11，滴加上步所得的乙酰水楊酰氯，保持溫度10-15，pH10以上，滴加完后，復(fù)測(cè)pH應(yīng)為10（可用氫氧化鈉調(diào)節(jié)）繼續(xù)攪拌2小時(shí)，抽氣過濾，用水洗至中性得粗品。將粗品加入適量的95%的乙醇中（約為粗品的6-7倍），水浴加熱回流使溶、稍冷，加入適量的活性炭脫色半小時(shí)，趁熱過濾，濾液放冷自然降溫至10以下，析出結(jié)晶，抽氣過濾，以少許乙醇洗滌，抽干，熔點(diǎn)175-178總收率約44%。思考題1、本實(shí)驗(yàn)酯化反應(yīng)為何需pH10以上？試估計(jì)氫氧化鈉用量約需多少？2、做乙酰水楊酸酰氯一步中，尾氣是什么？設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)易的氣體吸收裝置。實(shí)驗(yàn)三 巴比

6、妥（Barbital）的合成一、目的要求1. 通過巴比妥的合成了解藥物合成的基本過程。2. 掌握無水操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理巴比妥為長(zhǎng)時(shí)間作用的催眠藥。主要用于神經(jīng)過度興奮、狂躁或憂慮引起的失眠。巴比妥化學(xué)名為5，5-二乙基巴比妥酸，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 ：巴比妥為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，無臭，味微苦。mp.189192。難溶于水，易溶于沸水及乙醇，溶于乙醚、氯仿及丙酮。合成路線如下： 三、實(shí)驗(yàn)方法（一）絕對(duì)乙醇的制備在裝有球形冷凝器（頂端附氯化鈣干燥管）的250 mL圓底燒瓶中加入無水乙醇180 mL，金屬鈉2 g，加幾粒沸石，加熱回流30 min，加入鄰苯二甲酸二乙酯6 mL，再回流10 min。將回

7、流裝置改為蒸餾裝置，蒸去前餾份。用干燥圓底燒瓶做接受器，蒸餾至幾乎無液滴流出為止。量其體積，計(jì)算回收率，密封貯存。檢驗(yàn)乙醇是否有水分，常用的方法是：取一支干燥試管，加入制得的絕對(duì)乙醇1 mL，隨即加入少量無水硫酸銅粉末。如乙醇中含水分，則無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色硫酸銅。（二）二乙基丙二酸二乙酯的制備在裝有攪拌器、滴液漏斗及球形冷凝器（頂端附有氯化鈣干燥管）的250 mL三頸瓶中，加入制備的絕對(duì)乙醇75 mL，分次加入金屬鈉6 g。待反應(yīng)緩慢時(shí)，開始攪拌，用油浴加熱（油浴溫度不超過90），金屬鈉消失后，由滴液漏斗加入丙二酸二乙酯18 mL，1015 min內(nèi)加完，然后回流15 min，當(dāng)油浴溫度降到5

8、0以下時(shí)，慢慢滴加溴乙烷20 mL，約15 min加完，然后繼續(xù)回流2.5 h。將回流裝置改為蒸餾裝置，蒸去乙醇（但不要蒸干），放冷，藥渣用4045 mL水溶解，轉(zhuǎn)到分液漏斗中，分取酯層，水層以乙醚提取3次（每次用乙醚20 mL），合并酯與醚提取液，再用20 mL水洗滌一次，醚液傾入125 mL錐形瓶?jī)?nèi)，加無水硫酸鈉5 g，放置。（三）二乙基丙二酸二乙酯的蒸餾將上一步制得的二乙基丙二酸二乙酯乙醚液，過濾，濾液蒸去乙醚。瓶?jī)?nèi)剩余液，用裝有空氣冷凝管的蒸餾裝置于砂浴上蒸餾，收集218222餾分（用預(yù)先稱量的50 mL 錐形瓶接受），稱重，計(jì)算收率，密封貯存。（四）巴比妥的制備在裝有攪拌、球型冷凝器

9、（頂端附有氯化鈣干燥管），及溫度計(jì)的250 mL三頸瓶中加入絕對(duì)乙醇50 mL，分次加入金屬鈉2.6 g，待反應(yīng)緩慢時(shí)，開始攪拌。金屬鈉消失后，加入二乙基丙二酸二乙酯10 g，尿素4.4 g，加完后，隨即使內(nèi)溫升至8082。停止攪拌，保溫反應(yīng)80 min（反應(yīng)正常時(shí)，停止攪拌510 min后，料液中有小氣泡逸出，并逐漸呈微沸狀態(tài)，有時(shí)較激烈）。反應(yīng)畢，將回流裝置改為蒸餾裝置。在攪拌下慢慢蒸去乙醇，至常壓不易蒸出時(shí)，再減壓蒸餾盡。殘?jiān)?0 mL水溶解，傾入盛有18 mL稀鹽酸（鹽酸：水=1：1）的250 mL燒杯中，調(diào)pH 34之間，析出結(jié)晶，抽濾，得粗品。（五）精制粗品稱重，置于150 mL

10、錐形瓶中，用水（16 mL / g）加熱使溶，加入活性碳少許，脫色15 min趁熱抽濾，濾液冷至室溫，析出白色結(jié)晶，抽濾，水洗，烘干，測(cè)熔點(diǎn)，計(jì)算收率。（六）結(jié)構(gòu)確證1. 紅外吸收光譜法、標(biāo)準(zhǔn)物TLC對(duì)照法。2. 核磁共振光譜法。注釋；1. 本實(shí)驗(yàn)中所用儀器均需徹底干燥。由于無水乙醇有很強(qiáng)的吸水性，故操作及存放時(shí)，必須防止水分侵入。2. 制備絕對(duì)乙醇所用的無水乙醇，水分不能超過0.5 %，否則反應(yīng)相當(dāng)困難。3. 取用金屬鈉時(shí)需用鑷子，先用濾紙吸去沾附的油后，用小刀切去表面的氧化層，再切成小條。切下來的鈉屑應(yīng)放回原瓶中，切勿與濾紙一起投入廢物缸內(nèi)，并嚴(yán)禁金屬鈉與水接觸，以免引起燃燒爆炸事故。4.

11、 加入鄰苯二甲酸二乙酯的目的是利用它和氫氧化鈉進(jìn)行如下反應(yīng)：因此避免了乙醇和氫氧化鈉生成的乙醇鈉再和水作用，這樣制得的乙醇可達(dá)到極高的純度。5. 溴乙烷的用量，也要隨室溫而變。當(dāng)室溫30左右時(shí)，應(yīng)加28 mL溴乙烷，滴加溴乙烷的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，若室溫在30以下，可按本實(shí)驗(yàn)投料。6. 內(nèi)溫降到50，再慢慢滴加溴乙烷，以避免溴乙烷的揮發(fā)及生成乙醚的副反應(yīng)。7. 砂浴傳熱慢，因此砂要鋪得薄，也可用減壓蒸餾的方法。8. 尿素需在60干燥4 h。9. 蒸乙醇不宜快，至少要用80 min，反應(yīng)才能順利進(jìn)行。思考題：1. 制備無水試劑時(shí)應(yīng)注意什么問題？為什么在加熱回流和蒸餾時(shí)冷凝管的頂端和接受器支管上要裝置

12、氯化鈣干燥管？2. 工業(yè)上怎樣制備無水乙醇（99.5 %）？3. 對(duì)于液體產(chǎn)物，通常如何精制？本實(shí)驗(yàn)用水洗滌提取液的目的是什么？實(shí)驗(yàn)四 苯惡丙嗪的合成一、目的和要求1、通過本合成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)惡唑雜環(huán)的合成方法。2、掌握環(huán)合反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。3、了解“一勺燴“工藝的操作法。二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)方法（一）原料規(guī)格及配比原料名稱規(guī)格投料量克分子數(shù)克分子比安息香CP10g琥珀酸酐CP7.1g吡 啶CP5.1ml醋酸銨CP7.3g冰醋酸CP30ml（二）操作在裝有攪拌器、回流冷凝器和溫度計(jì)的反應(yīng)瓶中，依次加入安息香、琥珀酸酐和吡啶水浴上加熱到90-95，攪拌反應(yīng)4小時(shí)。然后冷至室溫，加入醋酸銨和冰醋酸，繼續(xù)升

13、溫至90-95攪拌反應(yīng)3小時(shí)。停止反應(yīng)，冷至室溫加入50ml蒸餾水得白色晶體，收集晶體，用蒸餾水洗滌，然后將結(jié)晶再加入反應(yīng)瓶中，同時(shí)加入水適量，加熱到60-70攪拌1.5小時(shí)，冷卻至室溫，收集結(jié)晶，用蒸餾水洗滌，干燥后即的苯惡丙嗪白色針狀結(jié)晶，mp163-165收率約65%左右（按安息香計(jì)）。（三）思考題1、寫出環(huán)合反應(yīng)機(jī)制，醋酸銨在反應(yīng)中起什么作用?2、苯惡丙嗪為哪類作用藥，其主要的作用和用途是什么？3、采用“一勺燴“的合成工藝有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？附錄 重要的實(shí)驗(yàn)方法一、液體化合物的分離與提純方法有機(jī)合成產(chǎn)生的液體化合物其分離純化一般采用蒸餾的方法。根據(jù)待分離組分和理化性性質(zhì)的不同，蒸餾可以分為簡(jiǎn)

14、單蒸餾和精餾（分餾）；根據(jù)裝置系統(tǒng)內(nèi)的壓力不同又可分為常壓和減壓蒸餾。對(duì)于沸點(diǎn)差極小的組分分離或?qū)Ξa(chǎn)物純度要求極高的分離，則可應(yīng)用高真空技術(shù)。參見有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。二、固體化合物的提純方法化學(xué)合成藥物的純度和質(zhì)量是關(guān)系到人身安危的重大問題。為了獲得高純度的藥品，對(duì)最終成品及關(guān)鍵中間體必須進(jìn)行提純和精制。固體物質(zhì)一般采用結(jié)晶（重結(jié)晶、分級(jí)結(jié)晶等）或升華的方法進(jìn)行純化。參見有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。三、常用色譜方法色譜（又稱層析）是一種物理的分離方法。它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配，其中一相是不動(dòng)的，稱為固定相，另一相是攜帶混合物流過此固定相的流體，稱為流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相中所含混合物經(jīng)過固定相時(shí)，就

15、會(huì)與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有差異，與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱也有差異，因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。這種借助在兩相間分配差異而使混合物中各組分分離的技術(shù)，稱為色譜法。（一）薄層色譜薄層色譜（TLC）是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，屬固液層析。一般薄層色譜的固定相是硅膠或氧化鋁，屬吸附層析。在層析過程中，吸附劑對(duì)樣品中各組分的吸附力不同，當(dāng)展開劑流過時(shí)，各組分被展開劑從吸附劑上解析下來的難易程度不同，從而造成各組分移動(dòng)時(shí)的速度差別，而達(dá)到分離的目的。薄層色譜可以用來分離混合物、鑒定精制化合物、測(cè)量混合物中各組分的含

16、量、測(cè)定樣品純度。其展開時(shí)間短，幾十分鐘就能達(dá)到分離目的，分離效率高， 還可用制備板分離幾毫克到幾百毫克的樣品。在藥物合成實(shí)驗(yàn)中，還常用來跟蹤反應(yīng)進(jìn)程和確定反應(yīng)的終點(diǎn)。薄層色譜特別適用于揮發(fā)性小的化合物以及在高溫下化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的化合物的分析。（二）柱層析色譜柱層析色譜是通過層析柱來實(shí)現(xiàn)分離的，主要用于大量化合物的分離。層析柱內(nèi)裝有固體吸附劑，也就是固定相，如氧化鋁或硅膠等。液體樣品從柱頂加入，在柱的頂部被吸附劑吸附，然后從柱的頂部加入有機(jī)溶劑也就是展開劑進(jìn)行洗脫。由于吸附劑對(duì)各組分的吸附能力不同，各組分以不同速度下移，被吸附較弱的組分在流動(dòng)相里的含量較高，以較快的速度下移。各組分隨溶劑按一定

17、順序從層析柱下端流處，分段收集流出液，再用薄層色譜來鑒定各組分。柱層析的分離條件可以套用該樣品的薄層色譜條件，分離效果亦相同。（三）紙層析色譜紙層析是以濾紙為載體，用一定的溶劑系統(tǒng)展開而達(dá)到分離、分析目的的層析方法。此法可用于定性，亦可用于分離制備微量樣品。紙層析的原理是分配層析。濾紙是載體，水為固定相，展開劑為流動(dòng)相。試樣在固定相水與流動(dòng)相展開劑之間連續(xù)抽提，依靠溶質(zhì)在兩相間的分配系數(shù)不同而達(dá)到分離的目的。物質(zhì)在兩相之間有固定的分配系數(shù)，在紙層析色譜上也有固定的比移值。紙層析色譜法的一般操作時(shí)，將待試樣品溶于適當(dāng)溶劑，點(diǎn)樣于濾紙一端，另用適當(dāng)挑選的溶劑系統(tǒng)，從點(diǎn)樣的一端通過毛細(xì)現(xiàn)象向另一端展

18、開。展開完畢，濾紙取出陰干，以適當(dāng)顯色劑顯色，即得紙層析色譜。樣品層析往往用比移值Rf來表示某一化合物在紙層析色譜中的位置。（四）高效液相色譜高效液相色譜（HPLC）是一種具有高靈敏度、高選擇性的高效、快速分離分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥分析的各個(gè)領(lǐng)域。在藥品質(zhì)量控制如主要成分的定性定量分析、雜質(zhì)的限量檢查和測(cè)定、穩(wěn)定性考察等、藥物合成反應(yīng)的監(jiān)測(cè)、藥物體內(nèi)過程和代謝動(dòng)力學(xué)研究、中藥的成分研究及人體內(nèi)源活性物質(zhì)的測(cè)定中，HPLC都是重要的分析手段。 例如，-腎上腺素受體拮抗劑類藥物均為手性分子的外消旋體，其對(duì)映異構(gòu)體的藥效學(xué)差異顯著。近年來在這些藥物的對(duì)映體選擇性HPLC分析方法研究上取得了令人矚目

19、的進(jìn)展。常見的HPLC手性拆分方法有手性固定相直接拆分法、手性試劑衍生化法和手性流動(dòng)相添加法。四、光學(xué)異構(gòu)藥物的拆分藥物的立體結(jié)構(gòu)與生物活性密切相關(guān)。含手性中心的藥物，其對(duì)映體之間的生物活性往往有很大的差異。研究表明藥物立體異構(gòu)體藥效差異的主要原因是他們與受體結(jié)合的差異。近年來人們對(duì)光學(xué)異構(gòu)體間的藥效有了長(zhǎng)足的認(rèn)識(shí)，以單一異構(gòu)體供藥用已引起各方面的重視，今后的新藥研制將日益朝著單一對(duì)應(yīng)體藥物的方向發(fā)展。對(duì)應(yīng)異構(gòu)體的藥物一般可以通過不對(duì)稱合成或拆分方法得到。然而就目前醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)而言，尚未有成熟的不對(duì)稱合成方法用于藥物的大量生產(chǎn)，因此，拆分仍然是獲得手性藥物的重要方法。常用的光學(xué)異構(gòu)藥物的拆分方法與拆分原理包括：（一）播種結(jié)晶法在外消旋體的飽和溶液中加入其中一種純的單一光學(xué)異構(gòu)體（左旋或右旋）結(jié)晶，使溶液對(duì)這種異構(gòu)體成過飽和狀態(tài)，然后在一定溫度下該過飽和的旋光異構(gòu)體