《有機(jī)化學(xué)與原料藥》課件

有機(jī)化學(xué)與原料藥有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、組成、反應(yīng)和制備的科學(xué)。原料藥是指用于生產(chǎn)藥物的活性成分。課程概述課程目標(biāo)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)基本知識，掌握原料藥合成方法，了解常見原料藥合成工藝。課程內(nèi)容涵蓋有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)、原料藥合成反應(yīng)、常見原料藥合成等方面。教學(xué)方式理論講解、實(shí)驗(yàn)演示、案例分析相結(jié)合。學(xué)習(xí)成果培養(yǎng)有機(jī)化學(xué)專業(yè)知識和技能，為醫(yī)藥研發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識原子結(jié)構(gòu)原子核包含質(zhì)子和中子。電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)，形成電子云。原子核和電子帶相反的電荷，相互吸引。化學(xué)鍵原子通過共享或轉(zhuǎn)移電子形成化學(xué)鍵。共價(jià)鍵是指兩個(gè)原子共享一對或多對電子。離子鍵是指一個(gè)原子將一個(gè)或多個(gè)電子轉(zhuǎn)移給另一個(gè)原子。分子結(jié)構(gòu)分子是由兩個(gè)或多個(gè)原子通過化學(xué)鍵結(jié)合形成的。分子的結(jié)構(gòu)決定了其性質(zhì)，包括熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度和反應(yīng)活性?；瘜W(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)是指原子和分子之間的重新排列。化學(xué)反應(yīng)通常涉及斷裂和形成化學(xué)鍵，釋放或吸收能量。有機(jī)化合物的分類和結(jié)構(gòu)烴類僅由碳和氫原子組成，是最簡單的有機(jī)化合物。含氧化合物包含碳、氫和氧原子，具有多種功能，如醇、醛、酮和羧酸。含氮化合物含有氮原子，包括胺、酰胺和硝基化合物等。鹵代烴碳?xì)浠衔镏幸粋€(gè)或多個(gè)氫原子被鹵素原子取代，具有多種應(yīng)用，如醫(yī)藥和農(nóng)藥。烷烴、烯烴和炔烴的性質(zhì)烷烴烷烴是飽和烴，僅含碳碳單鍵。它們是無色、無味、易燃的，在室溫下為氣體或液體。烯烴烯烴是不飽和烴，含有一個(gè)或多個(gè)碳碳雙鍵。它們比烷烴更活潑，可發(fā)生加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)。炔烴炔烴是不飽和烴，含有一個(gè)或多個(gè)碳碳三鍵。它們比烯烴更活潑，可發(fā)生加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)和環(huán)化反應(yīng)。芳香族化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)苯環(huán)結(jié)構(gòu)芳香族化合物包含一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)，一個(gè)六元環(huán)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)碳原子都與一個(gè)氫原子相連，碳原子之間存在共軛體系。特殊性質(zhì)由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，芳香族化合物具有獨(dú)特的性質(zhì)，例如較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，以及抗氧化性。應(yīng)用廣泛芳香族化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料、香料、塑料等各個(gè)領(lǐng)域，例如，苯環(huán)是許多藥物和天然產(chǎn)物的核心結(jié)構(gòu)單元。醇、酚、醚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)11.醇羥基(-OH)連接到飽和碳原子上的化合物，具有極性，易溶于水。22.酚羥基(-OH)直接連接到芳香環(huán)上的化合物，具有酸性，可用于合成多種藥物和染料。33.醚氧原子連接到兩個(gè)烴基上的化合物，相對惰性，可作為溶劑，用于合成多種有機(jī)化合物。羧酸、酯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)羧酸結(jié)構(gòu)羧酸含有羧基官能團(tuán)(-COOH)，由一個(gè)羰基和一個(gè)羥基組成。酯結(jié)構(gòu)酯是由羧酸和醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成的，含有酯基(-COOR)結(jié)構(gòu)。羧酸性質(zhì)羧酸具有酸性，可以與堿反應(yīng)生成鹽。酯性質(zhì)酯可以通過水解反應(yīng)重新生成羧酸和醇。胺和衍生物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)胺胺類化合物是重要的有機(jī)化合物，廣泛存在于自然界中，例如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等。酰胺酰胺是重要的有機(jī)化合物，廣泛用作醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等方面的原料。硝基化合物硝基化合物是重要的有機(jī)化合物，廣泛用作炸藥、染料、醫(yī)藥等方面的原料。醛、酮的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)醛的結(jié)構(gòu)醛的結(jié)構(gòu)含有羰基官能團(tuán)(C=O)，并連接一個(gè)氫原子。醛在有機(jī)合成中是重要的反應(yīng)物，可以發(fā)生氧化、還原、加成等反應(yīng)。酮的結(jié)構(gòu)酮的結(jié)構(gòu)也含有羰基官能團(tuán)，但連接兩個(gè)烴基。酮在醫(yī)藥、香料和染料等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。官能團(tuán)反應(yīng)及其應(yīng)用反應(yīng)類型包括加成、取代、消去和氧化還原等反應(yīng)。重要性官能團(tuán)決定了有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)，是化學(xué)合成的基礎(chǔ)。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于制藥、化工、材料科學(xué)等領(lǐng)域。例子例如，鹵代反應(yīng)用于合成藥物中間體，酯化反應(yīng)用于制備香料。原料藥合成基本反應(yīng)1鹵代反應(yīng)用鹵素原子取代烴分子中的氫原子，或其他基團(tuán)的反應(yīng)2?；磻?yīng)羧酸或其衍生物的酰基與另一化合物反應(yīng)生成新的化合物的反應(yīng)3親核取代反應(yīng)親核試劑進(jìn)攻含離去基團(tuán)的化合物，并取代離去基團(tuán)的反應(yīng)4親電取代反應(yīng)親電試劑進(jìn)攻芳香環(huán)，取代環(huán)上氫原子的反應(yīng)5其他反應(yīng)重排反應(yīng)、縮合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)原料藥合成過程依賴一系列重要的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)將有機(jī)分子轉(zhuǎn)化為藥物活性成分，并最終合成出藥物。鹵代反應(yīng)鹵代烷烴的制備鹵代烷烴是重要的有機(jī)合成中間體。用鹵素與烷烴反應(yīng)生成鹵代烷烴，稱為鹵代反應(yīng)。鹵代反應(yīng)類型鹵代反應(yīng)主要分為自由基鹵代反應(yīng)和親電鹵代反應(yīng)，不同的鹵代反應(yīng)條件和機(jī)理導(dǎo)致不同的產(chǎn)物。鹵代反應(yīng)應(yīng)用鹵代反應(yīng)廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、醫(yī)藥中間體合成和農(nóng)藥合成等領(lǐng)域，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。?；磻?yīng)1?；磻?yīng)的定義?；磻?yīng)是指將酰基引入有機(jī)化合物中的反應(yīng)。2?；噭┏Ｓ玫孽；噭┌｛u、酸酐和羧酸。3酰化反應(yīng)的類型?；セ磻?yīng)酰胺化反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)是重要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。在反應(yīng)中，一個(gè)親核試劑進(jìn)攻一個(gè)帶正電的碳原子，取代另一個(gè)離去基團(tuán)。親核試劑通常是富含電子的分子或離子，而離去基團(tuán)通常是鹵素原子、羥基或烷氧基等。1SN1反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理分為兩步，首先形成碳正離子中間體，然后親核試劑進(jìn)攻碳正離子。2SN2反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理一步完成，親核試劑從離去基團(tuán)的反面進(jìn)攻碳原子。3影響因素反應(yīng)條件、底物結(jié)構(gòu)、親核試劑和離去基團(tuán)性質(zhì)都會影響反應(yīng)速率和產(chǎn)物。親核取代反應(yīng)在有機(jī)合成中應(yīng)用廣泛，例如合成醚類、酯類、胺類等化合物。親電取代反應(yīng)1反應(yīng)機(jī)理親電試劑進(jìn)攻芳香環(huán)上的電子云，形成一個(gè)中間體，然后被一個(gè)質(zhì)子取代，生成新的取代產(chǎn)物。2反應(yīng)條件親電取代反應(yīng)通常在強(qiáng)酸性或路易斯酸的催化下進(jìn)行。3反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)物通常是取代的芳香化合物，其結(jié)構(gòu)取決于親電試劑的性質(zhì)以及芳香環(huán)的取代基。重排反應(yīng)1原子遷移分子內(nèi)原子或原子團(tuán)發(fā)生位置移動2結(jié)構(gòu)改變形成新的碳骨架或官能團(tuán)3催化劑常用酸或堿催化劑重排反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)中廣泛應(yīng)用，可用于合成復(fù)雜分子。例如，Claisen重排、Cope重排、Wittig重排等?？s合反應(yīng)定義縮合反應(yīng)是兩個(gè)或多個(gè)分子結(jié)合形成一個(gè)更大的分子，同時(shí)釋放一個(gè)小分子，例如水或醇。分類常見縮合反應(yīng)包括醛酮縮合、狄爾斯-阿爾德反應(yīng)、Wittig反應(yīng)和Claisen縮合反應(yīng)等。應(yīng)用縮合反應(yīng)在有機(jī)合成中被廣泛用于構(gòu)建復(fù)雜分子，合成新的官能團(tuán)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)縮合反應(yīng)通常需要催化劑，例如酸或堿，來促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)是重要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一，在原料藥合成中起著至關(guān)重要的作用。它涉及電子轉(zhuǎn)移，其中一種物質(zhì)失去電子（氧化），而另一種物質(zhì)獲得電子（還原）。1氧化失去電子2還原獲得電子3氧化劑獲得電子4還原劑失去電子氧化還原反應(yīng)可以用于合成各種藥物，例如抗生素、抗癌藥物和抗抑郁癥藥物等。在原料藥合成中，氧化還原反應(yīng)可以用于引入新的官能團(tuán)，或者改變已有的官能團(tuán)。手性化合物手性中心手性化合物通常包含一個(gè)或多個(gè)手性中心，即與四個(gè)不同的基團(tuán)相連的碳原子。對映異構(gòu)體手性化合物具有兩個(gè)非對映異構(gòu)體，它們像鏡像一樣，但不可疊加。對映異構(gòu)體手性化合物對映異構(gòu)體具有相同的物理性質(zhì)，但它們在生物體內(nèi)的活性可能顯著不同。藥物開發(fā)在藥物開發(fā)中，手性化合物對映異構(gòu)體的活性差異至關(guān)重要，需要選擇合適的異構(gòu)體以確保藥效和安全性。立體化學(xué)手性中心手性中心是指連接四個(gè)不同基團(tuán)的碳原子，具有手性。對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體是彼此互為鏡像但不可重合的化合物，具有相同物理性質(zhì)但不同化學(xué)性質(zhì)。非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體是立體異構(gòu)體，但不是對映異構(gòu)體，具有不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體是指通過單鍵旋轉(zhuǎn)形成的不同空間排列，具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。醫(yī)藥中間體的合成路線1原料選擇選擇合適的起始原料，考慮價(jià)格、可得性、反應(yīng)活性等因素。2反應(yīng)步驟設(shè)計(jì)合理的合成步驟，考慮產(chǎn)率、純度、操作安全性等。3工藝優(yōu)化優(yōu)化反應(yīng)條件，提高產(chǎn)率，降低成本，改進(jìn)工藝可行性。4產(chǎn)品純化對中間體進(jìn)行純化，滿足后續(xù)合成或制劑要求。5產(chǎn)品表征使用各種方法對中間體進(jìn)行結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)鑒定。6安全性評估評估中間體的安全性，符合相關(guān)法規(guī)要求。常見原料藥合成阿司匹林阿司匹林是常見的非處方藥，用于治療疼痛和發(fā)燒。通過乙酰水楊酸與水楊酸的反應(yīng)合成。對乙酰氨基酚對乙酰氨基酚是一種常用的止痛藥，用于緩解輕度至中度疼痛。通過對氨基酚與乙酸酐的反應(yīng)合成。布洛芬布洛芬是一種非處方止痛藥，用于緩解輕度至中度疼痛和發(fā)燒。通過對異丙基苯甲酸的反應(yīng)合成。維生素C維生素C是一種重要的抗氧化劑，可以增強(qiáng)免疫系統(tǒng)，預(yù)防感冒和流感。通過葡萄糖的化學(xué)合成。青霉素類原料藥11.青霉素類原料藥的結(jié)構(gòu)青霉素類原料藥都包含β-內(nèi)酰胺環(huán)和噻唑烷環(huán)。22.青霉素類原料藥的制備青霉素類原料藥通常通過發(fā)酵法獲得。33.青霉素類原料藥的應(yīng)用青霉素類原料藥是治療細(xì)菌感染的常用抗生素。44.青霉素類原料藥的種類青霉素類原料藥種類繁多，包括青霉素G、青霉素V等。對乙酰氨基酚原料藥分子結(jié)構(gòu)對乙酰氨基酚的分子式為C8H9NO2，分子量為151.16，它是一種白色結(jié)晶性粉末。晶體結(jié)構(gòu)對乙酰氨基酚的晶體結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。合成路線對乙酰氨基酚的合成路線主要有兩種：對硝基苯酚路線和對氨基苯酚路線。布洛芬原料藥結(jié)構(gòu)與性質(zhì)布洛芬是一種非甾體抗炎藥，具有解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎作用。它對丙酸類藥物有顯著的親和力。布洛芬的化學(xué)式為C13H18O2，分子量為206.28g/mol。合成路線布洛芬的合成通常采用多步反應(yīng)，包括酰化、鹵化、酯化、水解等。其中，?；磻?yīng)是關(guān)鍵步驟，通過將異丁酰氯與苯乙酸反應(yīng)生成關(guān)鍵中間體。地西泮原料藥結(jié)構(gòu)地西泮，化學(xué)名為7-氯-1,3-二氫-1-甲基-5-苯基-2H-1,4-苯并二氮雜卓-2-酮，白色結(jié)晶粉末，無臭，味苦。用途地西泮是一種苯二氮卓類藥物，具有鎮(zhèn)靜、催眠、抗焦慮和抗驚厥作用，臨床上用于治療失眠、焦慮癥、癲癇等。合成地西泮原料藥的合成路線較為復(fù)雜，通常包括多個(gè)步驟，涉及多種試劑和反應(yīng)。嗎啡原料藥生物堿類藥物嗎啡屬于生物堿類藥物，具有鎮(zhèn)痛、止咳、抑制呼吸等作用。罌粟提取嗎啡主要從罌粟植物中提取，經(jīng)過復(fù)雜工藝制備而成。醫(yī)用麻醉劑嗎啡被廣泛用于臨床治療術(shù)后疼痛、癌癥疼痛等，是重要的醫(yī)用麻醉劑。嚴(yán)格管控由于嗎啡具有成癮性，其生產(chǎn)、流通和使用受到嚴(yán)格管控。肝素原料藥分子結(jié)構(gòu)肝