有機化學教學福莫特羅合成案例應用

時間：2024-08-15 10:43:00 教學論文我要投稿

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有機化學教學福莫特羅合成案例應用

　　福莫特羅合成路線中應用了有機化學教材中較多的知識點，下面是小編搜集的一篇相關論文范文，歡迎閱讀查看。

有機化學教學福莫特羅合成案例應用

　　案例教學法起源于1920年代，由美國哈佛大學商學院所倡導，是在教學過程中，運用事例激發(fā)學生學習興趣，啟發(fā)學生學習的一種教學方法。教育部《關于地方本科高校轉型發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》中明確指出：試點高校要創(chuàng)新應用技術人才培養(yǎng)模式，積極推行基于實際應用的案例教學。案例教學在有機化學教學中應用較少[1-6],該方法對促進學生更快、更深理解和掌握理論知識有明顯成效，能增強學生學習的興趣和自信心，有利于應用技術人才的培養(yǎng)。有機化學是化學化工專業(yè)重要的基礎理論課，其相關理論知識在醫(yī)藥、農藥、石油化工、精細化工、材料等諸多領域得到廣泛應用，在工業(yè)領域應用的案例眾多。有機化學反應是有機化學最基本和最重要的內容，是藥物合成的基礎，在藥物生產過程中得到廣泛應用，如在福莫特羅的合成中應用了一些基礎有機化學反應。

　　1、福莫特羅的合成方法

　　1.1福莫特羅的簡介

　　福莫特羅(Formoterol)化學名稱為N-[2-羥基-5-[1-羥基-2-[1-(4-甲氧基苯基)-1-甲基乙基〗氨基]乙基]苯基]甲酰胺，是日本山之內制藥公司開發(fā)，1986年首次上市。福莫特羅是一種長效的選擇性腎上腺素β2-受體激動藥，具有支氣管擴張作用，還有抗過敏和抑制水腫的作用。用于治療支氣管哮喘、急慢性支氣管炎、喘息型支氣管炎、肺氣腫等氣道阻塞性疾病所引起的呼吸困難。

　　1.2福莫特羅的合成路線

　　福莫特羅有多種合成方法[7-8],其中比較經典的合成方法(圖1):由3-硝基-4-羥基苯甲酸甲酯經過羥基保護、水解、氯化、甲基化、溴代、胺化、羰基還原、硝基還原、甲酰化和催化氫化等10步反應，得到福莫特羅。

　　2、福莫特羅合成作為有機化學教學案例的分析

　　2.1福莫特羅合成中的有機化學反應

　　福莫特羅由3-硝基-4-羥基苯甲酸甲酯出發(fā)經過10步反應得到。第1步為羥基保護反應，芐氯在碳酸鉀存在下與3-硝基-4羥基苯甲酸甲酯(1)發(fā)生親核取代反應生成3-硝基-4-芐氧基苯甲酸甲酯(2)以保護對位羥基。這一步的反應機理為親核取代反應，由于3-硝基-4羥基苯甲酸甲酯結構中鄰位硝基和對位酯基吸電子的影響，增強了酚羥基的酸性，碳酸鉀與3-硝基-4羥基苯甲酸甲酯的酚羥基作用比較容易進行，生成其酚鉀。酚氧負離子親核性大于中性的羥基，對芐氯的芐位碳原子進行親核進攻，生成3-硝基-4-芐氧基苯甲酸甲酯(2).第2步為水解反應，堿性條件下水解后生成3-硝基-4-芐氧基苯甲酸鹽，酸化后生成3-硝基-4-芐氧基苯甲酸(3),其反應機理為經典的加成-消去的反應歷程。第3步為氯化反應，采用五氯化磷進行氯化反應生成3-硝基-4-芐氧基苯甲酰氯(4).第4步為甲基化反應，由丙二酸二乙酯的格氏試劑衍生物進行甲基化得到3-硝基-4-芐氧基苯乙酮(5).第5步為溴代反應，采用溴對甲基酮上的甲基進行溴代得到化合物(6).第6步為胺化反應，由芐胺的衍生物與化合物(6)發(fā)生親核取代反應得到化合物(7).第7步為羰基還原反應，使用硼氫化鈉對化合物(7)的羰基進行還原得到化合物(8).第8步為硝基還原反應，使用鐵在酸性條件下對化合物(8)的硝基進行還原得到化合物(9).第9步為甲酰化反應，使用甲酸對化合物(9)的氨基進行甲酰化反應得到化合物(10).第10步為催化氫化反應，在鈀炭的催化下進行氫化反應，除去氧上和氮上的兩個芐基，最終得到福莫特羅(11).

　　2.2合成福莫特羅有機化學反應案例分析

　　福莫特羅合成所采用的反應幾乎都是有機化學教材中基礎有機化學反應，合成方法中反應類型有親核取代、水解、鹵化、還原、酰化等反應。福莫特羅合成路線中應用了有機化學教材中較多的知識點。應用了官能團的保護，由于在3-硝基-4-羥基苯甲酸甲酯中羥基是活潑基團，如果不保護起了，就會影響下面的反應，可能會與酰氯發(fā)生副反應。

　　在合成中采將其與芐氯發(fā)生親核取代反應生成化學性質穩(wěn)定的醚類化合物，這樣就不會影響下面的反應，起到保護作用反應，最后一步在鈀炭的催化下進行氫化反應，除去氧原子上的芐基，使芐氧基回到保護前的羥基，從而起到保護作用。第1步和第6步反應都是鹵化物的親核取代反應，鹵化物為底物，分別接受酚氧原子和芐胺衍生物的氮原子的進攻，發(fā)生親核取代反應。第7、8、10步反應都是還原反應，所用的還原試劑分別為硼氫化鈉、鐵和氫氣，在工業(yè)生成中，根據被還原的化合物結構不同可以采用不同的還原劑。以上所應用的知識點分別與有機化學教材中鹵代烴、羧酸及其衍生物、醛和酮、含氮有機化合物等章節(jié)內容相關，可以在以上章節(jié)教學過程中引入此教學案例，分析合成福莫特羅中的有機化學反應，激發(fā)學生學習興趣，啟發(fā)學生進行有機化學反應的學習。

　　在引入案例的過程中，可以引導學生根據所學理論知識，采用不同的合成方法，設計出不同的合成路線，進一步拓展學生的思路。通過在教學中引入福莫特羅合成中的有機化學反應案例，能夠使學生了解藥物生產的基礎是有機化學反應，強調了有機化學反應的應用性，使學生對枯燥乏味的有機化學最基本和最重要的內容有機化學反應感興趣，從而提高教學效果。

　　3、結論

　　福莫特羅是由3-硝基-4羥基苯甲酸甲酯經過羥基保護、水解、氯化、甲基化、溴代、胺化、羰基還原、硝基還原、甲酰化和催化氫化等10步反應得到的藥物。在教學中引入福莫特羅合成中的有機化學反應教學案例，可以有效提高學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，進一步激發(fā)學生的學習興趣和積極性，增進課堂教學互動，提高教學效果，有利于應用型技術人才的培養(yǎng)。

　　參考文獻

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