СинтезЫ органических соединений

АктуальнОсть темЫ

90% лекарственных препаратов, применяемых в современной медицинской практике, это химические соединения органического происхождения, различные по составу и структуре. Сложные природные соединения и их аналоги: алкалоиды, витамины, антибиотики, пептиды, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы получают как из природного сырья (растительного, животного или минерального происхождения), так и с помощью органического синтеза, который является основой химически фармацевтической промышленности. В последние годы исследования в области органического синтеза направлены на воспроизводимость природных соединений и их аналогов, а также создании теории и надежных методов синтеза. В результате были синтезированы сложнейшие по химической структуре природные соединения и их синтетические аналоги. Получение лекарственных веществ - многостадийный процесс, который часто включает 10-20 реакций и более. Он состоит из многих операций, основанных на химических, физических и физико-химических методах и требует знаний в области органической химии. Умение интерпретировать химическое строение и свойства органических соединений необходимы студенту фармацевтического факультета для правильного выбора методики выполнения синтеза и идентификации лекарственных веществ.

 

ЦЕлИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель: Уметь трактовать химические свойства органических соединений для разработки и проведения их направленного синтеза и идентификации.

Конкретные цели.

Уметь:

1. Разрабатывать наиболее рациональную химическую схему синтеза;

2. Выполнять синтеза заданных веществ;

3. Проводить очистку синтезированных соединений;

4. Проводить химические реакции идентификации, определения физических констант (tтоп., T кип., ND и др.) И спектральных характеристик синтезированных соединений с целью подтверждения состава.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

1. Основные теоретические вопросы:

1. Подбор методики синтеза органического соединения (литературный поиск).

2. Подготовка реагентов, прибора для проведения синтеза.

3. Выделение и способы очистки синтезированных веществ.

4. Химическая идентификация соединений - качественные реакции на функциональные группы.

5. Физико-химические константы и их определения.

6. Значение инструментальных методов анализа для определения структуры полученных соединений.

7. Отчет о выполненном синтез.

2. Основные термины и их определения

Органический синтез - раздел химии, изучающая различные способы, методики, методы определения, аппаратуру и т.д. для получения органических соединений и материалов.

Тонкий органический синтез - производство лекарственных веществ, витаминов, жидких кристаллов, ферментов, гормонов, гликозидов, алкалоидов и т.д., и основной органический синтез - производство искусственных волокон, пластмасс, переработка нефти и газа и др.

Пути синтеза новых лекарственных веществ:

1) Э мпиричний путь: скрининг, случайные находки;

2) Направленный синтез: воспроизводимость структуры эндогенных веществ, химическая модификация известных молекул;

3) Целенаправленный синтез (рациональный дизайн химического вещества), базирующаяся на понимании зависимости «химическая структура фармакологических действие».

 

Для очистки синтезированных веществ используют перегонку, ректификацию для жидкости и перекристаллизацию, сублимацию для твердых веществ. Индивидуальность соединений контролируется хроматографическими методами - тонкослойная, газовая, высокоэффективная жидкостная.

Для определения чистоты лекарственных веществ используют различные физические, физико-химические, химические методы анализа. К ним относятся: элементный анализ, определение температуры плавления, кипения, определение плотности, показателя преломления (рефрактометрия), оптического вращения (поляриметрия); спектрофотометрия - ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная, фотокалориметрия, эмиссионная и атомно-абсорбционная, флуориметрии, спектроскопия ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия. С целью установления пространственной структуры молекулы используют рентгеноструктурный анализ. В случае необходимости проводят качественный анализ функциональных групп. Комплексное исследование химического строения с использованием физических констант, качественного и количественного анализа, функционального анализа, инструментальных методов позволяет сделать однозначный вывод о структуре и степень чистоты синтезированной вещества.

 

 

Граф логической структуры

СИНТЕЗЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

МЕТОДИКА

ОБОРУДОВ

РЕАГЕНТЫ

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ

МЕТОДЫ ВИДИЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ

ПОСУДА

ПРИБОРЫ

ХИМИЗМ ПРОЦЕССОВ

ХИМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

СТРОЕНИЕ ПРОДУКТА

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОДУКТА РЕАКЦИИ

КАЧЕС РЕАКЦИИ

ОЦЕНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ВИХОД ПРОДУКТУ

 

Источники информации

1. Черных В.П., Общий практикум по органической химии. - Харьков: Основа, 2002. - с.60-123, 466

2. Лекции по органической химии.

3. Инструкция лабораторного журнала.

 

УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1

Приведите схемы синтеза ацетилсалициловой кислоты, никотиновой кислоты, 8-гидроксихинолина, 5-нитрофурфуролу, Фтивазид.

Задание 2

Предложите методы очистки бензойной кислоты, этилацетата, анилина, фенола.

 

Задание 3

Для отнесения веществ к соответствующему классу соединений используют функциональный анализ. Приведите примеры и покажите с помощью каких реакций можно доказать наличие следующих функциональных групп: 1) кратных связей, 2) спиртового гидроксила; 3) фенольного гидроксила; 4) альдегидной группы; 5) карбоксильной группы; 6) первичной аминогруппы.

Задание 4

Опишите методы, используемые для установления структуры молекул. Приведите стадии исследования неизвестного вещества.

Задание 5

а) Предложенные ИК-спектры следующих веществ: этанол, этанол и уксусная кислота