2020届新冠肺炎治疗药物与化学（热点专题 二）

2020 热点专题二 新冠肺炎所用药物与化学知识 申玢彦 4 月 24 日，最后一例新冠肺炎重症患者治愈，武汉新冠肺炎重症病例实现清零。在 《 新 型 冠 状 病 毒 肺 炎 诊 疗 方 案 （ 试 行 第 七 版 ） 》和 一 些 热 点 新 闻 中 ， 谈 到 了 几 种 治 疗 方 案 中 应 用 成 熟 的 药 物 。 今 天 让 我 们 用 化 学 的 视 角 去 认 识 这 些 药 物 。 新 冠 肺 炎 中 用 到 的 药 物 有 中 药 ， 也 有 西 药 。 其 中 磷 酸 氯 喹 、 阿 比 朵 尔 、 洛 匹 那 韦 、 瑞 德 西 韦 等 药 物 都 是 经 临 床 实 践 有 很 好 的 疗 效 的 。 一、瑞德西韦 Remdesivir 在临床试验上用于治疗埃博拉病毒感染，结果疗效非常好。随后研究发现，瑞德西韦 不仅对埃博拉病毒这类丝状病毒有效，对于呼吸道合胞病毒、冠状病毒、尼帕病毒（Nipah virus）以 及亨德拉病毒（Hendra virus）也有抑制效果。此外，经体外细胞实验和动物模型实验证实瑞德西韦对 非典型性肺炎冠状病毒（SARS-CoV）和中东呼吸综合症冠状病毒（MERS-CoV）均产生抗病毒作用。虽然 目前没有抗病毒数据显示瑞德西韦对于 2019-nCoV 的活性，且该药物尚未在全球任何地区获得许可或批 准，其安全性和有效性也未被证实；但是该药物针对 SARS-CoV 和 MERS-CoV 的有效数据给了我们治疗新 型病毒的参考。 4 月 10 日，《新英格兰医学期刊》（NEJM） 发表重磅文章报道了瑞德西韦同情用药治疗 重症 COVID-19 患者的疗效，这也是瑞德西韦治疗 COVID-19 的第一个临床研究结果。Remdesivir 是一种核苷类似物，具有抗病毒活性，在 HAE 细胞中，对 ARS-CoV 和 MERS-CoV 的 EC50 值为 74nM， 在延迟脑肿瘤细胞中，对鼠肝炎病毒的 EC50 值为 30nM。其结构式如下： 请根据它的结构和已学的知识解决以下问题： 1. 该化合物的分子式为 ； 2. 写出分子中含氧官能团的名称 ；3. 1mol 该化合物能与 molNaOH 反应； 4.下列说法不正确的是 ； A.能发生加成反应、酯化反应、水解反应 B.分子中含有 5 个手性碳原子 C.能与 Na 反应生成 H2 D.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 参考答案：1.C 27H35N6O8P 2.羟基、醚键、酯基 3. 5 4.D 二、磷酸氯喹 用于治疗对氯喹敏感的恶性疟、间日疟等疟疾。也可用于治疗肠外阿米巴病的治疗，还有抗风湿作 用等。据研究发现，该药物在细胞水平上能有效抑制武汉爆发的疫情新型冠状病毒 2019-nCoV 的感染。 本品为白色结晶性粉末；无臭；遇光渐变色；水中易溶，在乙醇、三氯甲烷、乙醚中几乎不溶，水溶液 显酸性反应。遮光、密封保存。 钟南山院士在与韩国专家抗疫合作对话会上表示，关于新冠肺炎的治疗，用磷酸氯喹治疗，发现它 是有效的，这个很快就要发表了。他指出，它能够使得病毒的三天转阴，对疫情有明显的改善，而且对 发热也有明显的改善。中药方面，莲花清瘟胶囊有明显的改善作用。 1.该物质再被一个溴原子取代的同分异构体有 种； 2.1mol 该物质最多能与 mol 的 NaOH 发生反应。 3.下列有关磷酸氯喹的说法正确的是（ ） A.该物质属于芳香烃 B.既能与 HCl 反应，又能与 NaOH 反应 C.1mol 该物质最多可与 5molH2 加成 D.该化合物不能使高锰酸钾溶液褪色 参考答案：1.12 2.8 3.BC 三、阿比朵尔 阿比朵尔是一种抗病毒药物，由前苏联药物化学研究中心研制开发，主要适应症是 A 类、B 类流感 病毒引起的流行性感冒，同时对其他一些呼吸道病毒感染可能也有抗病毒活性。 阿比朵尔的结构简式如右图所示。根据其结构回答下列问题： 1.1mol 该物质可与 mol 的 H2 发生加成反应； 1mol 该物质可与 NaOH 反应，需要 mol; 2.分子中最多有 碳原子共平面； 3.苯环上的一氯代物有 种;核磁共振氢谱图 上显示有 组峰； 4.关于阿比朵尔的下列说法不正确的是（ ） A.能使高锰酸钾溶液褪色 B.能与溴水发生加成反应，1mol 消耗 7molBr2 C.遇 FeCl3 能发生显色反应 D.阿比朵尔为有机高分子化合物 参考答案：1.7 ；4 2.21 3.4 ; 10 4.BD三、洛匹那韦 洛匹那韦/利托那韦片是洛匹那韦与利托那韦两个药物的复方制剂，两者都是病毒反转录抑制剂， 其中洛匹那韦为主药，通过和病毒蛋白酶结合使得产生的病毒颗粒不成熟且无传染性；而利托那韦可抑 制肝脏对洛匹那韦的代谢，从而提高洛匹那韦血药浓度，发挥协同作用。国家卫健委办公厅、国家中医 药管理局办公室在 2020 年 1 月 27 日发 Chemicalbook 布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试 行第四版）中指出，在抗新型冠状病毒治疗中可试用洛匹那韦/利托那韦等药物治疗。 洛匹那韦（Lopinavir）和利托那韦（Ritonavir）均为蛋白酶抑制剂类抗艾滋病药物，通过阻断 Gag-Pol 聚蛋白的分裂，产生未成熟、无感染力的病毒颗粒，达到抑制病毒复制的作用。 2020 年 1 月 28 日，国家卫健委网站发布关于印发《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试 行第四版)》，再次“重申”：“目前尚无有效抗病毒药物，可试用抗病毒药物洛匹那韦/利托那 韦（克力芝）作为新型冠状病毒感染的肺炎的一般治疗药物”。洛匹那韦的结构如图所示。根据 分子结构回答下列问题： 1. 分子中能发生酯化反应的官能团是 （写结构简式）； 2. 该化合物在碱性条件下水解，1mol 最多能消耗 molNaOH； 3. 化合物 （填“能”或“不能”）使高锰酸钾溶液褪色， 分子中存在 个手性碳原子； 4. 该化合物苯环上的一氯代物同分异构体有 种。 参考答案：1.-OH 2.4 3.能 4 4.8 四、利托那韦 利托那韦也是国家卫健委推荐的抗病毒药之一，关于它的说法正确的是（ ） A.该化合物属于芳香族化合物,性质与苯的相同 B.能发生水解反应、加成反应、氧化反应、酯化反应 C.1mol 该物质与 H2 发生加成反应，最多需要 H26mol D.分子中所有 C 可能共平面 答案：B 五、利巴韦林 本品为抗非逆转录病毒药。白色或类白色结晶性粉末；无臭。在水中易溶，在乙醇中微溶，在乙醚 或二氯甲烷中不溶。遮光、密封保存。 利巴韦林属于常见的抗病毒类药物，主要用于病毒性感染，病毒性感冒，上呼吸道感染，皮肤疱疹病毒 感染等，抗病毒效果显著。其结构简式如下： 根据该化合物的结构推测可能有的性质是（ ） A.该物质分子式为 C8H12N4O5，核磁共振氢谱有 10 组峰 B.该化合物能发生加成、氧化、酯化、消去等多种反应类型 C.1mol 该物质能与 3mol 钠反应生成标况下的 H267.2L D.因该分子中含碳氧双键，故能使酸性高锰酸钾和溴水褪色 答案：AB 六、奥司他韦 奥司他韦（Oseltamivir）是一种作用于神经氨酸酶的特异性抑制剂，其抑制神经氨酸酶的作用， 可以抑制成熟的流感病毒脱离宿主细胞，从而抑制流感病毒在人体内的传播以起到治疗流行性感冒的作 用。奥司他韦于 1996 年首次合成，1998 年 2 月 26 日获得美国专利，1999 年 10 月首次在瑞典推出，随 后进入加拿大、欧盟和美国市场，2002 年获准在中国推出。 奥司他韦是一种抗病毒药物，常用于治流感，结构如图所示。 根据该化合物的结构推测不可能有的性质是（ ） A.分子中含有碳碳双键，能与溴水发生加成反应 B.1mol 该物质能与 2molNaOH 发生反应 C.一个分子中存在有 3 个手性碳 D.碳原子上的一溴代物 8 种 答案：D 七、茚地那韦 茚地那韦被用于新型冠状病毒肺炎的治疗，其结构简式如图所示。 下列说法不正确的是（ ） A．茚地那韦属于芳香族化合物 B．虚线框内的所有碳、氧原子不可能都处于同一平面 C．茚地那韦能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但不能与 氯化铁溶液发生显色反应 D．茚地那韦在碱性条件下完全水解，1mol 该化合物消耗 NaOH 3mol 答案：D 【专题演练】 1.（原创）最近来自 CPhI 制药在线的文章“多款用于治疗新冠肺炎的药物被亮红灯”，其中被称作 "人民的希望"的瑞德西韦，近期的多项研究结果披露让瑞德西韦从“神坛”跌落，至少离人们所期望的 “特效药”还有一段距离，后续实验正在进行中。P 是合成瑞德西韦的一种重要的中间体，结构如图所 示：某研究小组通过观察 P 的结构，结合所学的知识，设计了如下合成路线： 已知：① ② 回答下列问题： （1）D 的结构简式 ，③的反应类型 ； （2）C 的名称 ，写出以 C 为单体脱水生成多肽的化学反应方程式 ； （3）对硝基苯酚 G 是一种重要的有机合成中间体。经查资料表明：苯酚很容易硝化，与稀硝酸在室温 下就可以生成邻硝基苯酚和对硝基苯酚的混合物，但产率低，故工业上多采用上图中对硝基氯苯水解、 酸化生产，而不用苯酚直接硝化的原因是 ； （4）已知 J 分子中有 2 个氯原子，写出它的结构简式 ； P P一定条件（5）满足下列条件的 H 的同分异构体有 种，其中核磁共振氢谱有 5 组峰，且峰面积之比为 2:2:1:1:1 的所有同分异构体结构简式为 ； ①含苯环的三元取代物，且其中一个取代基为硝基 ②遇 FeCl3 溶液显紫色 ③能与新制的 Cu(OH)2 反应 生成砖红色沉淀 （6）已知常温下 A 为无色有刺激性气味的液体，1gA 完全燃烧生成 CO2 气体和液态水放出的热量为 20.62KJ，写出表示 A 的燃烧热的热化学方程式 ； （7）参照上述流程，以苯和乙酸为原料合成 ，无机试剂任选。 参考答案：（1） 或 , 酯化反应或取代反应 （2）α-氨基丙酸或丙氨酸 （3）苯酚易被硝酸氧化，且存在副反应，导致对硝基苯酚产率低。（4） （5）10 或 （6） （7）2.磷酸氯喹是抗疟药，已在临床上用了 70 多年。临床实验发现它对新冠肺炎有疗效，且未发现和药物 相 关 的 严 重 不 良 反 应 。 磷 酸 氯 喹 的 有 效 成 分 为 氯 喹 （ 化 合 物 H ） ， 合 成 氯 喹 的 路 线 如 下 ：已知：①(Boc)2O 和 Ph3PCHCOOEt 的结构简式如下： ②碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时，称为手性碳。 回答问题： （1）氯喹（H）的化学式为 ，其中有 个手性碳原子。 （2）B 中官能团的名称 。 （ 3 ） 由 B 生 成 C 的 过 程 中 ， 同 时 生 成 了 CO2 和 一 种 醇 ， 化 学 反 应 方 程 式 为 __________________________；反应类型 。 （4）I 是比 B 的相对分子质量大 14 的同系物。满足下列条件的 I 的同分异构体有___种，其中核磁共 振氢谱有 4 组峰，峰面积之比为 6:2:2:1 的结构简式为_____________。 ①含有氨基 ②能发生银镜反应和水解反应 （5）已知 ①RCOOH RCOCl ②R-NO2 R-NH2 SOCl2 Fe/HCl参照上述合成路线，设计以硝基苯和乙烯为原料合成 的路线（无机试剂任选）。 参考答案：（1）C18H26ClN3 1 （2）氨基，酯基 （3） 取代反应 （4）12 （5） 3. 2020 年 2 月 19 日下午，国家卫生健康委办公厅、国家中医药管理局办公室联合发出《关于印发新 型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）的通知》。此次诊疗方案抗病毒治疗中增加了磷酸氯喹和阿比 多尔两个药物。阿比朵尔中间体 I 的合成路线如下： A C6H6O HNO3 5¡« 10¡æ B C6H5NO3 CH3COCl C C8H7NO4 Fe / NH4Cl D C8H9NO2 O O O N O O O O S O O HN O O ̼Ëá¼Ø ´×ËáîÙ (CH3)2CO3 K2CO3 O O N O O E FG ÒºBr2 H SH NaOH O O N S O OBr I ¢Ù ¢Ú ¢Û ¢Ü ¢Ý ¢Þ ¢ß ¢à H-C-O-CH2-C-CH3 CH3 NH2（1）A 的名称是 ，写出其所含官能团的电子式 。 （2）C 的结构简式为 。 （3）⑦的化学方程式为 ，反应类型是 。 （4）C 的同分异构体中，满足下列条件的有_______种，其中核磁共振氢谱为 4 组峰，且峰面积之比为 2∶2∶2:1 的为__________________。 ①含有苯环 ②苯环上连有—NO2 ③能与 Na2CO3 溶液反应生成 CO2 （5）碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。含苯环的氨基酸 X 是 D 的同分异构体， 写出 X 的结构简式，用星号(*)标出手性碳原子： 。 （6）已知：①当苯环有 RCOO－、烃基时，新导入的基团进入原有基团的邻位或对位；原有基团为-COOH 时，新导入的基团进入原有基团的间位。②苯酚、苯胺（ ）易氧化。设计以 为原料制备 的合成路线 （无机试剂任用）。 参考答案：（1）苯酚 （2） （3） （4）13 （5） （6） 或 NH2 CH3COO CH3 HO NH2 COOH O O N O O + 2 Br2 O O N Br O OBr + 2HBr CH£­ COOH NH2 * CH3COO CH3 HNO3 ¡÷ CH3COO CH3 NO2 KMnO4 /H+ ¡÷ CH3COO COOH NO2 Fe NH4Cl CH3COO COOH NH2 1)NaOHÈÜÒº 2£©H+ HO COOH NH2 O:H.. .. ∙ NO24.在新冠肺炎蔓延的紧急关头，姜华良院士和饶子和院士领衔的联合课题组综合利用虚拟筛选和 酶学测试相结合的策略，在前期抗 SARS 研究及计算机模拟基础上发现老药肉桂硫胺（图 1）可 能对 2019-nCoV 有效，对冠状病毒 3CL 水解酶具有抑制作用。其合成路线如下： 已知： ① ②有机物结构可用键线式表示，如 Br(CH2)3N(CH3)2 的键线式为： 回答问题：（1）芳香烃 A 的结构简式为 。 (2)B 中含有的官能团: ，B 反应生成 C 的反应类型是 。 CH3COO CH3 HNO3 ¡÷ CH3COO CH3 NO2 KMnO4 /H+ ¡÷ CH3COO COOH NO2 Fe / NH4ClHO COOH NH2 1)NaOHÈÜÒº 2£©H+ HO COOH NO2(3)有机物 D 加入新制的 Cu(OH)2 悬浊液，加热煮沸有砖红色沉淀。C 反应生成 D 的化学方程 式是 。 (4)E 反式结构简式为 ，F 最多有 个原子共平面。 (5)G 结构简式为 。 (6)有机物 E 是从肉桂皮或安息香分离出的有机酸，J 是 E 的同分异构体，符合下列条件的 J 的结构简式是 。 ①J 是二取代的芳香族化合物 ②核磁共振氢谱显示 J 苯环上有两种化学环境的氢 ③J 可水解，水解产物遇到 FeCl 3 溶液显紫色 (7)设计由苯和乙酸制备乙酰苯胺 的路线（无机试剂任选）。（本题选自化学教育 期刊公众号） 参考答案：5.在临床上为增强影像观察效果，病人可通过直接口服或者静脉注射造影剂至自身组织或特定器官，这 些造影剂的密度高于或低于周围组织，从而形成对比，用某些器械显示病变部位的图像更为清晰，便于 临床诊断；例如硫酸钡常用 X 线的观察。碘海醇具有耐受性好、毒性低等优点，是临床中应用广泛一种 造影剂，其结构如下图 1 所示，笔者通过查阅该相关文献[1]，发现化合物 H(如图 2 所示)是合成碘海醇 的关键中间体，笔者结合近几年高考全国Ⅰ卷中的有机大题，原创了一道高考有机合成模拟题： 碘海醇具有耐受性好、毒性低等优点，是临床中应用广泛一种造影剂，化合物 H 是合成碘海醇的关键中 间体，其合成路线如下： (1) A 的化学名称为 ；D 中的官能团名称为 。 (2) 由 B 反 应 生 成 C 的 化 学 方 程 式 为 。 (3)由 D 反应生成 E 的反应类型为 。G 的结构简式为 。 (4) J 是 C 的 同 系 物 ， J 的 分 子 式 为 C9H7O6N ， 则 苯 环 上 有 4 个 取 代 基 的 同 分 异 构 体 共 有 种；其中核磁共振氢谱为 3 组峰，峰面积之比为 3：2：2 的同分异构体的简式 为 (写出一种即可)。（本题选自化学教育期刊公众号） 参考答案：【小结】 新药物大多都是有机化合物，每天都在更新。2019-2020 年的新冠肺炎治疗所用药物临床试 验用了十几种，而且还在不断的研究更新中，我们无法一一列举。我们可以抓住与我们中学有机 基础密切相关的问题，运用恰当的方法，以不变应万变。 1.试题特点：关于新药的合成问题，涉及科学前沿的新情境、新素材，题材新颖，但解决问 题的落脚点离不开有机官能团的性质、新信息的提取和使用，采用分析、推理、论证的思维方式， 在新情境中解决实际应用性的问题。 2.具体要求： （1）必备知识：有机物官能团的性质和衍变，各类代表物的性质、用途和制法，有机物的 系统命名，同分异构体的书写和判断，重要的有机反应类型，有机合成的基本知识等。 （2）关键能力：对所学知识加工整合的能力，分析提取信息并整合运用的能力，推理衍变 在新情境中解决实际问题的能力、自学能力、创新能力等。 （3）学科素养：有机推断与合成题是一道集中体现化学学科核心素养的最典型的一道题， 它可以完美的将化学的五大核心素养都融进去，突出证据推理和模型认知、科学精神和探究意识、 科学态度和社会责任的考查。 3.思维建模 这类题一般是信息综合类的有机推断题，从有机合成的两大任务出发：碳链重构、官能团衍 变，抓住“题眼”，运用“五步”法解题。⑦ 特 征 转 化 ⑧ 新 信 息 了 解 大 意 挖 掘 信 息 顺 推 法 正 向 验 证 剖 析 条 件 分 步 破 题 逆 推 法 猜 测 论 证 因 境 答 题 规 范 书 写 答 寻 找 题 眼