《药物合成反应》教学大纲

《药物合成反应》教学大纲课程编号：课程名称：药物合成反应/ReactionsforMedicinalsynthesis学时/学分：56/3.5先修课程：无机化学、有机化学、物理化学适用专业：制药工程开课学院（部）、系（教研室）：化学工程学院制药工程系一、课程的性质与任务药物合成反应是制药工程专业的学科基础必修课。药物合成反应以无机化学、有机化学、物理化学为基础，对药物合成中常用的有机单元反应和特殊反应进行比较深入的讨论，着重讨论各单元反应发生的条件、反应的微观过程及影响反应的结构因素和反应条件因素，并用以指导药物合成方法的选择和工艺条件的优化。本课程要求学生掌握重要药物合成单元反应的反应条件、反应机理、影响因素及其在药物合成中的应用；掌握药物合成单元反应中常用主要反应试剂的性质、特点、应用范围。熟悉新试剂、新方法在药物合成反应中的应用进展。培养具有较为熟悉的合成药物及中间体的实验基本技能，能正确地、科学地、独立地进行合成反应实验工作，具有独立开展药物及精细化学品合成研究的初步能力。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1.药物合成反应概述药物合成反应的概念，研究范围，研究目的与任务，药物合成反应的主要内容及近年来的发展概况，合成药物在制药工业中的地位及制药工业的特点。2.卤化反应卤素对不饱和烃的加成反应，不饱和羧酸的卤内酯化反应，不饱和烃和次卤酸（酯）及N—卤代酰胺的反应，卤化氢对不饱和烃的加成反应，不饱和烃和硼氢化—卤解反应；脂肪烃的卤取代反应，芳烃的卤取代反应，醛酮α—位卤取代反应；烯醇和烯胺衍生物的卤取代反应，羧酸衍生物的α—卤取代反应；醇的卤置换反应，醚的卤置换反应，羧羟基的卤置换反应—酰卤的制备，卤化物的卤交换反应，磺酸酯的卤置换反应，芳香重氮盐化合物的卤置换反应。3.烃化反应烃化反应的定义、分类及应用，烃化剂的种类，醇的0—烃化，酚的0—烃化，醇酚羟基的保护；氨及脂肪胺的N—烃化，氨基的保护：Friedel-Crafts烃化反应，炔烃的烃化，烯丙及苄位的碳烃化，羰基化合物的α—位碳烃化，相转移催化反应，有机金属化合物在C—烃化中的应用，C—芳烃化。4.酰化反应酰化反应的定义、分类及应用，醇的O—氧酰化，酚的O—氧酰化，醇酚羟基的保护；氨及脂肪胺的N—烃化，芳香胺及杂环胺的N—烃化，氨基的保护；芳烃的碳—酰化，烯烃的碳—酰化，羰基化合物α-位的碳-酰化，极性反转在亲核酰化反应中的应用，有机金属化合物的碳-酰化中的应用。5.缩合反应缩合反应的概念，α-羟烷基化反应，α-卤烷基化反应，α-胺烷基化反应，β-羟烷基化反应，β-羰烷基化反应，羰基烯化反应（Wittig反应），羰基α-位的亚甲基化，有机金属化合物的亚甲基化，Diels-Alder反应，1，3-偶极环加成反应，烯烃的环加成，碳烯及氮烯对不饱和键的环加成。6.重排反应重排反应的定义、分类。从碳原子到碳原子的重排：Wagner-Meerwein重排，Pinacol重排，苯偶酰-二苯乙醇酸型重排，Favorski重排，Wolff重排和Arndt-Eistert反应；从碳原子到杂原子的重排：Beckmann重排，Hofmann重排，Curtius重排，Schmidt重排，Baeyer-Villiger重排；从杂原子到碳原子的重排：Stevens重排，Sommelet-Hauser重排，Wittig重排，δ键迁移重排：Claisen重排，Cope重排，Fischerindol合成。7.氧化反应氧化反应的定义、分类及应用。烃类的氧化反应：苄位烃基的氧化，羰基α-位活性烃基氧化，烯丙位烃基氧化；醇的氧化反应：伯、仲醇被氧化成醛酮，醇被氧化成羧酸及1，2-二醇的氧化；醛酮的氧化反应：醛的氧化，酮的氧化，α-羟酮的氧化；含烯键化合行的氧化反应：烯键环氧化，氧化成1，2-二醇，烯键的断裂氧化，Wacker反应：芳烃的氧化反应：芳环的氧化开裂，氧化成醌，芳环的酚羟基化，脱氢反应，氨的氧化及其它氧化反应。8.还原反应还原反应的定义、分类，还原反应机理及各类还原剂的应用范围；不饱和烃的还原反应：烯、炔的还原，芳烃的还原（Birch还原）；羰基（醛、酮）的还原反应：还原成烃的反应，还原成醇的反应，还原胺化反应及羰基化合物双分子还原偶联反应；羧酸及衍生物的还原：酰卤的还原，酯及酰胺的还原，晴的还原，羧酸及酸酐的还原；含氮化合物的还原，氢解反应，不对称还原反应。（二）基本要求1.掌握以下内容：在加成、取代及置换反应中常用的各类卤化剂的应用特点、反应条件及在药物合成中的应用；各类烃化剂的应用特点及如何选择使用，如何进行选择性烃化反应；活性亚甲基化合物碳原子上烃化反应中不同烃基引入的顺序。各种酰化剂对氧、氮原子上的酰化反应的机理及特点；对碳原子上的酰化；Friedel-Crafts酰化反应，活性亚甲基化合物的碳酰化、Claisen缩合等反应的特点及其影响因素。Aldol缩合，Mannich反应，Michael加成，Wittig反应，Knoevenagel反应及Darzens缩合的定义、反应机理、反应条件及应用范围。主要重排反应条件、迁移基的迁移能力及应用。掌握烃基、醇及烯键氧化常用的氧化剂及特点。掌握还原反应的基本概念、各类还原剂的应用特点及应用范围。烯炔、羰基、硝基的还原方法。2.熟悉以下内容：药物合成反应的教学内容、任务及与其它课程的关系，明确药物合成反应在本专业中的地位及作用。各种类型反应的反应机理及反应的影响因素。相转移催化反应的概念、反应过程、特点及应用。亲电酰化反应的一般过程，被酰化物的化学结构与酰化反应难易的关系，酰化剂的种类及活性强弱与结构的关系。教材中除了掌握部分内容外其他各人名反应的内容、反应的基本条件及应用范围；形成C-C键的基本要求（反应物结构、反应条件）。利用重排反应形成新分子的一般方法。各类氧化剂的应用范围，以及它们对不同功能基氧化时的异同点。进行各种不同功能基还原时所经常采用的典型方法。3.了解以下内容：合成药物在制药工业中的地位、制药工业的特点及未来的发展方向。卤化反应的定义、分类、应用以及各类新型卤化剂的应用进展。极性反转在亲核酰化反应中的应用。一些新型酰化剂在其合成上的应用。Hoesch、Gattermann、Vilsmeier等反应的定义、机理、特点及其在合成中的应用。有机金属化合物在碳-酰化中的应用。环加成反应等反应的机理、反应物活性、立体化学及应用。各重排反应的机理及特点。芳烃的氧化、脱氢氧化及其它氧化反应。各官能团的氢解反应及不对称还原反应的一般方法。（三）学时分配教学环节课程内容学时讲课小计药物合成反应概述22卤化反应77烃化反应77酰化反应77缩合反应88重排反应77氧化反应99还原反应99合计5656（四）课程内容的重点、难点1.卤化反应重点：常用的各类卤化剂的应用特点、反应条件及各种类型反应的反应机理。难点：在药物合成中，对某一目标反应选择合适的卤化剂及卤加成和取代反应的立体化学问题。2.烃化反应重点：各类烃化剂的应用特点及如何选择使用，各类烃化反应的反应机理及反应的影响因素。活性亚甲基化合物的碳烃化中不同烃化基引入的顺序及其在药物合成中应用。难点：当分子中有多个可被烃化官能团存在时，如何进行选择性烃化的问题。3.酰化反应重点：各种酰化剂对氧、氮原子上的酰化反应的机理及特点；亲电酰化反应的一般过程，芳环以及活性亚甲基的碳酰化、Claisen缩合反应的特点及其影响因素。难点：被酰化物的化学结构与酰化反应难易的关系，酰化剂的种类及活性强弱与结构的关系。在药物合成中存在多个可酰化官能团时如何进行选择性酰化反应4.缩合反应重点：Aldol缩合，Mannich反应，Michael加成，Wittig反应，Knoevenagel反应及Darzens缩合的定义、反应机理、反应条件及其应用。难点：缩合反应中的立体化学问题。5.重排反应重点：主要重排反应条件、迁移基的迁移能力及应用。难点：综合运用重排反应形成新分子及重排反应中的立体化学问题。6.氧化反应重点：烃基、醇及烯键氧化常用的氧化剂及特点。熟悉各类氧化剂的应用范围以及它们对不同功能基氧化时的异同点。难点：各类可氧化官能团共存时如何实现选择性氧化。7.还原反应重点：各类还原剂的应用特点及应用范围。烯炔、羰基、硝基的还原方法。对各种不同功能基进行还原时所常用的典型方法。还原反应在药物合成中应用。难点：各类可还原官能团共存时如何实现选择性还原。三、课程改革与特色本门课程为制药工程专业的专业基础课，重点介绍了药物合成反应中的卤化、烃化、酰化、缩合、重排、氧化、还原反应。通过药物分子合成过程的生动讲解有机地将药物合成的各单元反应结合起来，使学生学以致用。四、推荐教材及参考书推荐教材《药物合成反应》（第二版），主编：闻韧，出版社：化学工业出版社，出版或修订时间：2003年参考书：《药物合成反应》，主编：朱淬砺，出版社：化学工业出版社，出版或修订时间：1998年《有机合成反应》（上、下册），主编：王葆仁，出版社：科学出版社，出版或修订时间：1995年《有机药物合成原理》，主编：李正化，出版社：人民卫生出版社，出版或修订时间：1995年《AdvancedOrganicChemistry》，主编：CareyFAetal.，出版社：PlenumPress，1983《SomeModernMethodsofOrganicSynthesis》2rdEd.，主编：CarrutheisW，出版社：CambridgeUniversitypress，1978《PrinciplesofOrganicSynthesis》2rdEd.，主编：NormaROC，出版社：Johnwiley&Sons，1978执笔：申永存审阅：申永存日期：2006年5月30日审定：刘小平日期：2006年5月30日