合成设计原理1
药物合成知识点总结
药物合成知识点总结一、基本原理1. 药物合成的基本原理药物合成的基本原理是有机合成化学的一部分，它包括有机化学反应、合成路线设计和实验操作等方面的知识。
在药物合成的过程中，需要根据药物的结构特点和合成可行性，设计出合成路线，并通过实验操作将合成路线转化为有效的药物产物。
2. 药物结构与活性关系药物的结构与活性之间存在着密切的关系。
药物的分子结构决定了其在生物体内的作用机制和药理活性。
通过对药物结构的深入了解，可以有针对性地设计出具有特定生物活性的新型药物分子。
3. 药物合成的目标药物合成的目标是将具有一定生物活性的小分子化合物合成为具有特定药理活性的药物分子，为临床治疗提供有效的药物剂型。
药物合成需要充分考虑合成效率、合成可行性和产品纯度等因素，在实际操作中需要综合考虑各种因素，确保合成路线的稳定性和可靠性。
二、合成路线设计1. 合成路线设计的基本原则合成路线设计是药物合成的关键步骤之一。
在设计合成路线时，需要考虑多种因素，包括反应的选择、官能团的保护和去保护、合成中间体的构建等。
合成路线设计需要遵循一定的化学原则和反应规律，确保合成路线的可行性和稳定性。
2. 合成路线设计的策略在合成路线设计中，需要根据目标药物的结构特点和反应类型，确定合成路线的策略。
合成路线设计的策略包括直接合成、片段合成、立体选择性等。
通过合成路线设计的策略，可以有效地将复杂的有机分子合成为目标药物。
3. 合成路线的优化合成路线的优化是药物合成过程中的重要工作之一。
优化合成路线可以提高合成效率、减少副反应和提高产物纯度。
合成路线的优化需要结合实际操作，充分考虑反应条件、反应产物和中间体的稳定性，确保合成路线的可靠性和稳定性。
三、反应类型1. 羟基化反应羟基化反应是有机合成中常见的反应类型之一。
羟基化反应可以将烯烃、芳香化合物等转化为羟基化合物，为药物合成提供了重要的合成方法。
2. 羧基化反应羧基化反应是有机合成中的一种重要反应类型。
13.苯甲酸乙酯的合成实验设计
实验设计：苯甲酸乙酯的制备一、实验目的：1、掌握酯化反应原理，学习苯甲酸乙酯的制备。
2、学习分水器的使用及液体有机化合物的精制方法。
3、进一步练习蒸馏、萃取等基本操作。
二、实验原理：苯甲酰氯和乙醇反应是一种羧酸衍生物的醇解反应。
与苯甲酸相比，苯甲酰氯中的羰基更容易受到亲核试剂乙醇的进攻，反应活性较高，因此，生成苯甲酸乙酯的产率较高。
三、实验仪器及试剂仪器：圆底烧瓶、回流冷凝器、铁架台、电热套、分液漏斗、导气管、锥形瓶、烧杯，球形冷凝管，分水器。
试剂：苯甲酰氯、无水乙醇、氢氧化钠。
四、实验装置回流加热装置五、实验步骤（1）取12.0mL苯甲酰氯、7.0 mL无水乙醇分别倒入50mL圆底烧瓶中。
（2）冷凝管上端用导气管连接，用10%氢氧化钠溶液对尾气进行吸收，加热回流2 h。
（3）停止加热，冷却到室温，把回流装置改为蒸馏装置。
（4）用电热套加热蒸馏，收集馏分210～212 ℃。
六、注意事项1、制备苯甲酸乙酯时，随着反应的进行，一定要控制好液面位置，使得最上层液体始终为薄薄的一层，放水不要太多。
2、温度要控制好，不要太高，否则反应瓶中颜色很深，甚至炭化。
3、苯甲酰氯有一定的刺鼻气味，操作时注意要在通风的环境下进行。
七、思考题1、苯甲酸乙酯的制备中可能会有什么副产物生成？2、什么情况下，用过量醇，促进平衡向产物移动，没有实用性？3、酯的碱性水解为什么称为皂化反应？为什么优于硫酸催化水解？4、本实验采用了什么原理和措施来提高酯化反应的产率？资料扩展：苯甲酸乙酯又称安息香酸乙酯，具有较强的冬青油和水果香气，天然存在于桃子、菠萝、醋栗等中，常用作重要的有机溶剂。
由于毒性低，也常用于食用香料的调配和皂用香精及烟用香料中。
苯甲酸乙酯采用浓硫酸、无水氯化氢、对甲苯磺酸、氨基磺酸、无机氯化物、结晶硫酸氢钠、壳聚糖硫酸盐、固体超强酸、杂多酸(盐)催化或磺酸等催化下由苯甲酸和乙醇直接酯化法来合成。
目前，对苯甲酸乙酯的合成研究都是采用苯甲酸与乙醇进行酯化反应，所不同的只是选用不同的催化剂，改变反应物料配比和反应时间进行反应条件的优化；。
第一章 合成设计原理(white)讲解
有机合成设计（第一章）
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2．确定实用的路线
将按上法推出的各种可能的路线，进行比较和试用。若客观条 件不便实施，则应当放弃，再重新另推，直到得以切实可行的 实用路线为止。
第二步，合成(synthesis) 加上具体条件，以制订〔书写)切实可行的合成路线。
1. 确定反应的具体条件
完成各步反应的具体条件，如，酸、碱环境，溶剂，温度， 压力，光照或加催化剂，反应时间等等。选择的反应条件，要 尽量避免高温、高压、超低温、有毒或昂贵的试剂和溶剂。
1. 容易得到
有机合成设计（第一章）
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如：某工厂欲上一个新产品，请求设计一条合成路线。
若所用原料需要从边远省份收购，或需从国外进口，就很难组 织生产。而且，即使原料组织过来，成本也会很高，造成产品价 格可能很高，对外销售就无竞争力。所以，就条路线本身而言， 再简单也不能被采用。
若设计出来的合成路线，原料能就地取材，就可大大节省运 费和很多环节的费用，从而降低了成本，其产品就可能有竞争 力。就是路线稍长几步，也是可取的。
又如，Willstatter路线合成颠茄酮：
有机合成设计（第一章）
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3、骨架变而官能团不变 如，用重氮甲烷与羰基的反应，可进行环的扩环反应
也可以：
有机合成设计（第一章）
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4、骨架与官能团均变
在复杂分子的合成中，常常用到这样的方法技巧，在变化碳骨 架的同时，把官能团也变化成所需要者。如： Robinsen路线合 成颠茄酮：
将四条路线，可汇集起来，组成一个“合成树”。
有机合成设计（第一章）
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合成树
合成树： 将TM所有可能的合成路线连同所得的中间体汇成图，
即为合成树。
触媒设计原理及合成方法
触媒设计原理及合成方法触媒在化学领域中起着重要的作用，它们能够促进化学反应的进行并提高反应速率，使得许多化学过程能够更加高效地进行。
本文将介绍触媒设计的原理以及常见的合成方法。
一、触媒设计原理触媒设计的原理是基于反应物与触媒之间的相互作用。
触媒能够与反应物发生化学结合，并调控反应物的能量状态，从而改变反应过程的动力学。
触媒的设计原理主要包括活性位点的选择和优化以及表面性质的调节。
1. 活性位点的选择和优化触媒的活性位点是触媒与反应物结合并催化反应的关键区域。
活性位点的选择和优化需要考虑到反应物的特性以及反应过程中所需的催化步骤。
常见的活性位点包括金属离子、氧化物、酸性或碱性基团等。
2. 表面性质的调节触媒设计还需要考虑触媒表面的性质，包括表面酸碱性、孔隙结构、晶面结构等。
这些性质能够影响触媒与反应物之间的吸附和扩散过程，从而调控反应的速率和选择性。
二、触媒合成方法触媒的制备对于其催化性能具有重要影响。
以下是常见的触媒合成方法：沉淀法是一种常用的合成触媒的方法。
该方法通过控制反应条件下的物种浓度和溶液pH值，使得触媒成分逐渐从溶液中析出形成固体颗粒，然后通过过滤、洗涤和干燥等步骤得到最终的触媒。
2. 水热法水热法是一种在高温高压水环境下合成触媒的方法。
该方法利用高温高压水的溶解性能以及在此条件下形成晶体的特点，使得合成的触媒具有更好的晶体结构和表面性质。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过溶液中的化学反应形成凝胶颗粒，并经过干燥和煅烧等步骤制备触媒的方法。
该方法能够得到较小的颗粒尺寸和较高的表面积，从而提高触媒的催化活性。
4. 气相沉积法气相沉积法是一种通过气相反应生成触媒的方法。
该方法适用于高温条件下的反应，通过将原料气体通过触媒载体进行传递并在载体表面发生反应，最终形成触媒。
5. 离子交换法离子交换法是一种通过固相材料与液相中的离子交换形成触媒的方法。
该方法常用于合成离子型触媒，通过控制交换材料和反应条件来调节触媒的性质。
有机化学实验：实验1：环己烯制备
2020年9月21日
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4、产品检验与鉴定
外观： 测沸点：82.98℃
测折光率：n20D1.4465
性质试验： 红外光谱：× 核磁共振H谱：×
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实验设计流程图
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二、本实验所需技术与方法
蒸馏技术——常压分馏，常压蒸馏 萃取技术——液液萃取 干燥技术——有机物的化学干燥 鉴别技术——沸点、折光率测定
取，M1留在水相中，两种物质 可分离
（3）萃取分离的评价参数
萃取率（percentage extraction，E）：指萃入 萃取溶剂相的物质总量占两相中物质总量的百 分比，表示萃取的完全程度。分配比愈大，萃 取率愈高。
E＝
[M ]OVO
100%
[M ]WVW [M ]OVO
＝ D ×100% VW D VO
②一般采用小半径高电荷的阳离子盐。阳离子 半径越小，电荷越高，溶剂化作用越强；
③盐析剂不应有副作用，其加入量应适当，过 多则会使杂质也转入有机相；
④阴离子尽可能具有同离子效应。
4、萃取溶剂和萃取剂的选择
分配系数：大，萃取率的决定因素 两相互溶程度：很小或不混溶 选择性：对不同溶质溶解度不同 化学稳定性：不发生不利的化学反应 密度：影响分层和乳化 界面张力：过大不利于分散混合，小则易乳化-碱 黏度：小，利于分子在两相间的扩散平衡和分层 沸点：低，便于回收 其他：价格低，毒性较小，安全环保，便于操作
（2）连续液液萃取
（3）液-固萃取
① 浸泡提取 ② 渗漉提取 ③ 普通加热回流提取 ④ 索氏提取器回流提取
影响液固萃取的主要因素：
溶剂系统的选择：对于生物材料等固体物质的 溶剂提取情况复杂，不同的材料和不同的被萃 取物所采取的溶剂都不相同，常分阶段、分层 次进行提取分离；
实景合成原理及应用实例
实景合成原理及应用实例实景合成(Image-based Rendering) 是指根据已有的场景图像或模型信息，通过计算机算法生成新的合成图像的过程。
实景合成技术在计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实等领域得到广泛应用。
实景合成的原理主要分为两种方法：基于图像的实景合成和基于模型的实景合成。
1. 基于图像的实景合成：基于图像的实景合成是在已有的一组图片上进行合成。
这种方法利用图像的纹理和颜色信息，通过对图像进行几何和光照的变换，生成新的合成图像。
常用的方法包括纹理映射(Texure Mapping)和视图插值(View Interpolation)。
- 纹理映射：纹理映射是将一个图片的纹理映射到另一个几何模型上的过程。
通过将源图像中的纹理信息根据新的几何模型进行变换，可以生成一个新的合成图像。
纹理映射广泛应用于计算机游戏、虚拟现实、电影特效等领域。
- 视图插值：视图插值是在已知的多个角度或视角的图像上生成新的视角图像。
通过计算不同视角图像之间的差异，再根据新的视角位置生成中间视角的图像。
视图插值在视频压缩、视频合成等领域中得到广泛应用。
2. 基于模型的实景合成：基于模型的实景合成是在已有的三维模型或场景信息的基础上进行合成。
这种方法利用已知的几何、光照和材质等信息，通过渲染算法生成新的合成图像。
常用的方法包括光线追踪(Ray Tracing)和辐射传输方程(Radiosity)。
- 光线追踪：光线追踪是一种模拟光线在场景中的传播和反射的算法。
通过追踪反射、折射和阴影等现象，计算光线最终到达像素的颜色和亮度。
光线追踪可以生成高质量的合成图像，但计算复杂度较高，常用于电影特效和产品设计等领域。
- 辐射传输方程：辐射传输方程是描述光在物体表面上的传播和散射的方程。
通过求解辐射传输方程，可以计算物体表面上每个点的颜色和亮度。
辐射传输方程常用于室内场景的光照计算和逼真的渲染。
实景合成技术在多个领域都有广泛应用。
化学合成药物的合成方法
化学合成药物的合成方法化学合成药物是指通过化学反应合成的具有药理活性的化合物，广泛应用于医药领域。
本文将介绍化学合成药物的合成方法，包括药物合成的基本原理、合成路径的设计和常用的合成策略。
一、药物合成的基本原理化学合成药物的基本原理是根据目标化合物的结构和活性需求，通过化学反应将合适的前体物转化为目标化合物。
药物合成的步骤包括反应式的设计、反应物的选择、反应条件的控制和纯化分离等。
二、合成路径的设计合成路径的设计是化学合成药物过程中的关键环节。
在合成路径的设计中，需要考虑反应的选择性、收率、可行性和经济性等因素。
常见的合成路径设计策略包括：1. 线性合成路径：通过一系列的步骤将起始化合物转化为目标化合物。
线性合成路径的优点是简单、直观，但也容易受到反应步骤的产率和选择性的限制。
2. 合并反应：将多个步骤的反应合并为一个反应，节省了合成时间和中间产物的纯化分离步骤。
合并反应还可以提高反应的效率和收率。
3. 多步串联反应：将多个反应步骤依次进行，并在每一步反应中生成下一步反应所需要的物质。
多步串联反应可以减少中间产物的纯化和分离，提高总体收率。
4. 底物控制反应：通过选择适当的底物和反应条件，控制反应发生的位置和产物的立体化学。
5. 环化反应：将直链化合物通过环化反应转化为环状化合物，常用于含有环结构的药物合成。
三、常用的合成策略实际药物合成中常用的合成策略包括：1. 反应物保护：通过对反应物的保护作用，防止其在反应中发生不必要的副反应。
2. 立体选择性反应：根据目标药物的立体构型要求选择立体选择性反应，控制产生具有特定立体化学的产物。
3. 催化反应：通过添加催化剂促进反应进行，并提高反应的速率和产物的收率。
4. 神经网络和机器学习：借助神经网络和机器学习算法，预测药物合成的最优路径和合成条件。
5. 生物转化法：利用生物酶或微生物催化剂进行药物合成，提高反应的选择性和效率。
综上所述，化学合成药物的合成方法包括了合成路径的设计和合成策略的选择。
化学实验室中的无机合成
化学实验室中的无机合成化学实验室是进行科学研究和教学实践的重要场所。
在实验室中，无机合成是一项常见的实验活动。
本文将介绍无机合成的基本原理和步骤，并说明实验室中常见的无机合成反应。
一、无机合成的基本原理无机合成是通过化学反应将两个或多个无机物质转化为目标产物的过程。
无机合成可以通过不同的反应类型实现，包括酸碱中和、氧化还原和沉淀反应等。
无机合成的目的是合成出纯净的产物，以便进行后续的分析和研究。
二、无机合成的步骤1. 实验准备：在进行无机合成实验之前，需要仔细阅读实验手册，了解实验目的、反应方程式和所需试剂。
同时，需要准备好必要的实验器材，如烧杯、试管、洗瓶等，并进行适当的清洗和消毒。
2. 试剂配制：根据实验要求，仔细称取所需的试剂，并按照实验方程式计算比例配制。
在配制试剂时，要注意安全操作，避免接触有毒或腐蚀性物质。
3. 反应进行：将所需试剂按照实验方程式加入反应容器中，然后进行适当的搅拌或加热。
在反应过程中，需要控制反应温度和时间，以获得理想的反应产物。
4. 产物分离：完成反应后，将反应溶液进行过滤或离心等操作，以分离出产物。
根据实验要求，也可以进一步进行晶体生长或溶剂蒸发等步骤，以得到纯净的产物。
5. 产物分析：对合成产物进行适当的分析和表征，可以使用质谱、红外光谱、核磁共振等手段进行分析。
通过分析产物的物理和化学性质，可以判断合成反应的成功与否，并进一步探究反应机制和性质。
三、实验室中常见的无机合成反应1. 酸碱中和反应：酸和碱反应生成盐和水的反应。
例如，将氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水。
2. 氧化还原反应：包括氧化和还原两个过程，其中氧化剂得到电子，还原剂失去电子。
例如，将亚硫酸钠与氯气反应生成硫酸钠和盐酸。
3. 沉淀反应：两种溶液中的阳离子和阴离子发生反应形成沉淀的反应。
例如，将硝酸银与氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠。
四、在无机合成实验中的注意事项1. 实验室安全：在进行无机合成实验时，要严格遵守实验室安全规定，佩戴适当的防护装备，如实验手套、护目镜和实验大衣等。
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在“a”,“d”的右上角标上数字，表明合成子中心碳原子与官能 团的相对位置。
（1）若与官能团相连的碳原子是活性的为“ a1 ”,“ d1 ”-合成 子。 （2）若与官能团相连的邻C-2原子是活性的为“ a2 ”,“ d2 ”-合 成子。 （3）没有官能团的烃基合成子为“烃化合成子” （alkylation synthon） ，用 Ra- 或Rd-合成子表示。
（4）与“ a n ”,“ d n ”-合成子形成碳杂原子键的，具有正、负 电荷的杂原子，称为“ a 0 ”,“ d 0 ”-合成子。 （二）、自由基合成子——称为“r-合成子” （三）、周环反应合成子——称为“e-合成子”
表8-1
合成子类型
不同类型合成子及其等价试剂
例子 等价试剂 官能团
d-合成子
CH3 CN
Br CN N
Br
+
X
CH3 N CH3 N
+
Cl
( NaNH2 / Liq.NH 3 )
( NaNH2 / Liq.NH 3 )
2、合成子及其等价试剂 “合成子”（synthon）——组成靶分子或中间体骨架的各个单元 结构的活性形式。 有离子形式、自由基或周环反应的中性分子三种合成子，离子 形式和自由基不稳定，对它们实际存在的形式称为“等价试剂” （equivalent reagent）
三、合成设计的任务——药物合成化学的分支学科
是指富有想象力和创造性且符合实践的思路，并将思 路转化为指导设计复杂分子合成的原则和方法。
有机合成化学家R.B.Woodward(1956)所说：“有机合 成工作有鼓舞、有冒险、有挑战，还可能有巨大的艺 术” 艺术性——装配复杂分子的简练性、正确性和巧妙性。
有机合成反应用“ 如：靶份子
” 表示，称为 “ 合成 ”（ synthesis ） 中间体2 中间体3
中间体1
（主要反应条件1） （主要反应条件2） …….. 原料
例：抗组胺药物溴苯那敏（d,l-Brompheniramine 1）合成设计：
Br CN CH3 N N CH3 N N Br CH3
Barton、Corey、Johnson、Kuehne、Robinson、 Stork、Trost、Wenkert等对合成策略、骨架建立、官 能团转化和选择性控制等方面取得卓越成就。 尤其是Corey对“逆合成分析方法”、计算机辅助合成 设计作出较大的贡献。
第八章
主要内容
1、合成设计逻辑学 2、逆向合成分析 3、仿生合成 4、计算机辅助合成设计
也可用“分子片段”（ molecule piece）表示，现在常用合成切块 (building block)表示，它们都具有合成子等价试剂含义。 （一）、离子合成子 离子合成子可分为：
（1）还原性或亲电性（接受电子的）——“a-合成子” (accept) （2）氧化性或亲核性（供电子的）——“d-合成子”(donor)
2CH=COOR
a3
Ra
+CH
Me+
CH2=CHCOO R MeS+ Br
COOR
—
3、逆向切断、逆向连接和逆向重排——参考P418-419 （1）逆向切断（antithetical disconnection）简称“ dis ” （2）逆向连接（ antithetical connection ）简称“ con ” （3）逆向重排（ antithetical rearrangement ）简称“ rearr ” 表8-2 逆向切断、逆向连接和逆向重排的例子
H3C
-
CH3 H3C O CH3 OLi
H3C
H3C
～ OH (a)
+
H3C
＋
H3C H
+
CH3CHO
OH
异裂 方式 retro-Grignard transform (1) 0℃，THF;（2）NH4Cl/H2O
第一节
合成设计逻辑学
合成设计逻辑学：是指在合成的总体思维形式和规律，包括如 何评价合成路线、选择合成策略和文献方法的应用及其研究。 一、常用术语 1、靶分子（target molecule）及其变换 靶分子：所需合成的有机分子——终产物或合成中间体 （1）合成设计思维方式与实际合成方向相反
通常由 “靶分子”出发向“中间体”、“原料”进行逆向思维， 用“ ” 表示，称为“ 变换 ”（transform）；并且在原 料或中间体下面注明合成反应的主要条件。
d0 d1 d2 d3
MeS -CN -CH CHO 2
-C
MeSH KCN CH3CHO LiC CNH2
MeLi Me2PCl Me2CO BrCH2COMe
SH CN CHO NH2
— Me2P C=O C=O
CNH2
a-合成子
Rd Mea0 +PMe2 a1 a2 Me2C+OH
+
CH2COMe
第八章 合成设计原理 （Principle of synthesis design）
一、合成设计的概念： 已成为一种方法论，是指有机合成的研究工作中对拟采用的方 法进行评价和比较，而确定（选择）一条最有效的合成路线。 二、合成设计的思想方法、原理 属于有机合成的逻辑学范畴，包括对已知合成方法的归纳、演 绎、分析和综合等逻辑思维形式，以及对意外研究结果的创造 性思维方式。 随着色谱、波谱、质谱和X-衍射等技术的应用，许多新的有机 反应，特别是近20年有机金属化学的研究，复杂有机分子的全 合成已经有很大的进展。
《药物合成反应》课程的教学目的： （1）系统地掌握化学药物及其中间体的制备中重要的有机 合成反应和合成设计原理。 （2）培养学生在实际药物合成中的观察分析、思维理解和 独立解决问题的能力。 《药物合成反应》课程的重点： （1）有机分子骨架（碳架和杂环母核）建立和官能团转化。 （2）反映如何控制化学、区域和立体选择性的现代合成进展。 《药物合成反应》课程的主要内容： 前七章分别为：卤化、烃化、酯化缩合、重排、氧化和还原 反应；第八章为合成设计原理
靶分子 逆向 单基 团 切断
(a) H3C OH
合成子
H3C ＋ OH H
试剂和反应条件
CH3CHO
～
H3C ( d )
- C2H5
+
+
C2H5MgBr
retro-Grignard transform
(1) 0℃，THF； （2）NH4Cl/H2O
靶分子
合成子
试பைடு நூலகம்和反应条件
逆向 双基 团 切断
CH3 H3C ( d ) O H3C