第十一章基团保护与活化在药物合成中的作用

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药学中的药物合成和化学结构

盐酸普鲁卡因的合成
02
以对硝基苯甲酸为原料，经过酯化、还原、重氮化、偶合等反
应步骤合成盐酸普鲁卡因。
苯巴比妥的合成
03
以苯乙酸乙酯为原料，经过缩合、环化、氧化等反应步骤合成
苯巴比妥。
06
未来发展趋势与挑战
新兴技术在药物合成中应用前景
人工智能和机器学习在药物合成中的应用
通过数据分析和模型训练，提高合成路线的设计效率和成功率。
3
构效关系研究
通过对一系列具有相似化学结构的药物进行活性比较，可以揭示化学结构与生物活性之间的关系，为新药设计提供指导。
代谢稳定性和生物利用度改善
代谢稳定性
药物的化学结构会影响其在体内的代谢稳定性。某些化学结构可能导致药物在体内迅速代谢失活，从而降低疗效。通过改变药物的化学结构，可以提高其代谢稳定性，延长药物在体内的半衰期。
药学中的药物合成和化学结构
演讲人：
汇报时间：日期：
目录
• 药物合成概述 • 化学结构基础知识 • 药物合成方法与技术 • 化学结构在药物设计中的作用 • 典型药物合成案例解析 • 未来发展趋势与挑战
01
药物合成概述
药物合成定义与重要性
药物合成定义
药物合成是指通过化学方法合成具有治疗作用的化合物，是药学领域的重要分支。
药物合成中的杂质控制
为确保个性化治疗的安全性和有效性，需要严格控制药物合成中的杂质含量。
环境保护和可持续发展在药物合成中考虑
01
绿色合成技术在药物合成中的应用
采用环保的合成方法和技术，减少废弃物排放和源消耗。
02
药物合成中的资源回收利用
对废弃物进行回收利用，提高资源利用效率。

药物合成综述

药物合成反应综述前言“药物合成反应”是我国药学教育发展中的一个亮点，至今尚未找到国外药学本科中类似的课程实例。

这门课程指导学生在学习完有机化学基础上继续学习的化学药物以及中间体制备中重要的有机合成反应和合成设计原理，为药学的学习打下基础。

药物合成技术是以有机合成药物作为研究对象，主要任务是研究药物合成反应的机制、反应物结构、反应条件与反应方向和反应产物之间的关系，反应的主要影响因素，试剂特点，应用范围与限制等；探讨药物合成反应的一般规律和特殊性质以及各基本反应之间的关系。

这为制药以及药物的研究做出了很大的贡献，同时也为新药的开发以及改进生产工艺打下坚实基础。

关键词：药物合成反应反应机理药物合成反应分类应用特点1药物合成反应分类按官能团的演变规律分类经过化学反应，有机化合物分子中引入某些原子或原子团。

根据引入的原子或基团的不同，药物合成反应可分为卤化、烃化、酰化、缩合、氧化、还原、重排等反应类型。

下面介绍几个在药物合成中的典型的反应，这是合成药物的基本方法。

1.1卤化反应一、卤化反应的概念在有机化合物分子中建立碳-卤键的反应称为卤化反应。

卤素原子的引入可以使有机化合物的理化性质、生理活性发生一定变化，同时它又能容易地转化成其他官能团，或者被还原除去。

因此，卤化反应在药物合成中的应用非常广泛。

二、卤化反应的类型1.加成反应:氯或溴素对烯烃的加成是药物合成中最重要的卤素加成反应。

2.取代反应:有机化合物分子中的氢原子被其他原子或基团所代替的反应称为取代反应。

3.置换反应:有机化合物分子中，氢以外的原子或基团被其他原子或基团所代替的反应称为置换反应。

三、常用卤化剂及其特点1．氯化亚砜：是常用的良好试剂，反应活性较强，可用于醇羟基和羧羟基的氯置换反应，因为反应中生成的氯化氢和二氧化硫均为气体，易挥发除去而无残留物，产品易纯化。

但是，大量的氯化氢和二氧化硫逸出，会污染环境，需进行三废除理。

2．五氯化磷：可将脂肪酸或芳香酸转化成酰氯。

光化学合成在药物合成中的应用

新生儿黄疸病及其光疗机理
新生儿在出生之后会有皮肤和眼白发黄现象，统称为小儿黄疸病。多数患儿在出生后几天，黄色逐渐消退。但症状严重而未及时治疗时，则可能造成脑瘫甚至死亡。黄疸病多数是由于新生儿的肝脏发育不全，导致体内血红细胞正常衰败产生的胆红素不能被消除，从而使血液中含有过多的胆红素所造成。
相转移催化反应（phase transfer catalysisreaction，PTC）是利用催化量的相转移催化剂将一种反应物由一相带入到互不相溶的另一相中与另一个反应物反应。相转移催化反应是在20世纪60年代提出的，一直被广泛应用。
HO hv
HO 光甾醇
OH
CH3 R
OH
速甾醇
（2）光诱导重排烯烃的光重排反应大部分是在双键与环之间的重排反应，包括形成环丙烷、环丁醇的衍生物，多数是自由基历程。
R OR Ph R R
hv
Ph RO R R R
hv
有时也可发生在不同环之间
CH3 hv O H3C CH3 HAc H3C CH3 O H3C OCOC3 H
光动力治疗
光动力治疗（photodynamic therapy）的历史最早可追溯到20世纪中叶。1990年在德国慕尼黑大学，首先观察到了光动力效应。当年医药系大学生Raab在实验室中发现，在有微量染料存在的溶液中，当有空气中氧的存在时，用适当波长的光照射，可迅速杀死溶液中的原生质。但长期以来，这一领域的研究进展十分缓慢，直到血卟啉化学研究得到发展后，光动力治疗的研究才逐渐活跃起来。
hv +
H H + H H
烯烃分子内光化学反应：
OH CH3 CH3 hv O CH3 CH3

有机合成课件保护基团

要点二
详细描述
在有机合成中，酮是一种常见的反应物和产物，但它的羰基容易受到氧化和还原等反应的影响。为了保护酮的羰基，可以使用各种保护基团，如甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基等。这些保护基团可以与酮形成稳定的化学键，从而避免酮参与不必要的反应。
THANKS
谢谢
详细描述
在有机合成中，羧酸是一种常见的反应物和产物，但它的羧基容易受到脱羧和氧化等反应的影响。为了保护羧酸，可以使用各种保护基团，如甲酯、乙酯、丙酯等。这些保护基团可以与羧酸形成稳定的化学键，从而避免羧酸参与不必要的反应。
醛基保护基团的应用实例
总结词
醛基保护基团能够保护醛免受氧化和还原等反应的影响。
保护。
硅氧基
如三甲基硅氧基，常用于醇的保护，易于脱去
。
磷酸酯基
如磷酸三乙酯、磷酸三丁酯等，适用于醇的保
护，并可耐强酸。
氨基保护基团
乙酰基
常用于伯胺的保护。
苯磺酰基
适用于仲胺和叔胺的保护，可在酸性条件下脱去。
甲磺酰基
适用于仲胺的保护，可在酸性条件下脱去。
丙酮肟基
适用于伯胺的保护，可在酸性条件下脱去。
羧基保护基团
甲酯基
常用于羧酸的保护，可在碱性条件下脱去。
苯甲酯基
适用于不活泼羧酸的保护，可在碱性条件下脱去。
乙酯基
适用于羧酸的保护，可在碱性条件下脱去。
氨基甲酸酯基
适用于羧酸的保护，可在酸性或碱性条件下脱去。
醛基保护基团
烯丙基
常用于醛的保护。
苯甲酰基
适用于醛的保护，可在酸性条件下脱去。
乙酰基
亲核加成反应
在形成氮-保护基团时，通常发生亲核加成反应，即试剂进攻有机物中的硝基、磺酸酯等基团，

基团保护及其在有机合成中的作用

基团保护及其在有机合成中的作用
基团保护是有机合成中的一种重要技术，它可以有效地保护有机物质的活性基团，从而使
其不受其他反应的影响，从而实现有机合成反应的有效性。

基团保护的原理是，在有机合成反应中，将活性基团（如羟基、羧基、氨基等）与一种保护基团（如甲基、乙基、乙氧基等）结合，形成一种新的保护基团，从而使活性基团不受其他反应的影响，从而实现有机合成反应的有效性。

基团保护在有机合成中的作用是非常重要的，它可以有效地保护有机物质的活性基团，从
而使其不受其他反应的影响，从而实现有机合成反应的有效性。

例如，在有机合成中，可
以使用基团保护技术，将羟基保护成甲基羟基，从而使其不受水的影响，从而实现有机合
成反应的有效性。

此外，基团保护还可以用于控制有机合成反应的速度，从而改变有机合成反应的产物组成。

例如，在有机合成中，可以使用基团保护技术，将羟基保护成甲基羟基，从而改变有机合
成反应的速度，从而改变有机合成反应的产物组成。

总之，基团保护是有机合成中的一种重要技术，它可以有效地保护有机物质的活性基团，从而使其不受其他反应的影响，从而实现有机合成反应的有效性，并可以用于控制有机合
成反应的速度，从而改变有机合成反应的产物组成。

因此，基团保护在有机合成中具有重
要的作用。

第十一章基团保护与活化在药物合成中的作用

O CH2 OCH3 R O CH2 OCH2CH2 OCH3
CH3 CH3 O
3/22/2019
R O Si C O R CH3 CH3
10
CH3
一、醇、酚羟基的保护
（二）羧酸酯衍生物
1．乙酸酯保护基 (1)乙酸酯的制备与脱除:
R OH
+
O
Pyr
(CH3CO)2O
K2CO3 /CH3 OH
R O C
CH3
(2)选择性的乙酰化保护:
OH O
Al 2O3 75 80
CH(CH2)4 OH + CH3 C O CH2CH3
OH O
,1h
CH(CH2)4 O C CH3
3/22/2019 11
一、醇、酚羟基的保护
(3)选择性脱保护实例:
OAc AcO OAc O OAc OAc OAc
Bu3SnOMe 85
Z= Cl, CN, O C CH2, OCH3
+
HN
R'
R"
O C O
PhCH2O C N O
O OCH2Ph, O N O
R' R"
N , O N N N
, N
（2）苄氧羰基化保护基的脱除：
O PhCH2O C N
3/22/2019
R R
NaBH4/Me3SiI/CH3CN 25
,6min
HN
R R ( 88%
,
,30min
COOR
O N CH O C OR O
3/22/2019
O N CH
O
C O
+
ROH
(87%~90%)

药物的构效关系及作用原理简介

靶点结构解析
利用X射线晶体学、核磁共振等技术解析靶点的三维结构。
药物设计
基于靶点结构，设计能够与之结合并调节其功能的小分子药物。
药物优化
通过构效关系研究，优化药物的结构和性质，提高其药效和
选择性。
基于计算机辅助设计技术的新药开发
01
02
03
04
分子建模
利用计算机图形学技术建立药物分子的三维模型。
研究构效关系的意义在于通过了解药物结构与活性之间的关系，指导新药的设计、合成与优化，提高药物研发的效率与成功率。
药物结构与活性关系
药物的基本结构
药物通常具有一个核心结构，称为药效团（pharmacophore），它与生物靶标相互作用产生药效。
结构修饰与活性变化
通过对药物基本结构进行修饰，如添加或替换基团、改变键合方式等，可以改变药物的理化性质、药代动力学性质及药效。
药物的分子结构对其穿透血脑屏障的能力也有重要影响。一些具有脂溶性的神经系统药物更容易穿透血脑屏障，从而发挥中枢神经系统作用。
心血管系统药物构效关系
心血管系统药物的构效关系主要表现在药物与心血管系统靶点的相互作用上。例如，β受体阻滞剂通过阻断β受体而降低心肌收缩力和心率，从而降低血压和减少心肌耗氧量。
药物的构效关系及作用原理简介
目录
CONTENTS
• 药物构效关系概述 • 药物作用原理简介 • 各类药物构效关系分析 • 新型药物设计与开发策略 • 未来展望与挑战
01
药物构效关系概述
构效关系定义与意义
构效关系（Structure-Activity Relationship，SAR）是指药物分子的化学结构与其生物活性之间的关系。

光化学合成在药物合成中的应用.

分子只有在吸收光子后才能被引发产生光化学反应。但不是所有能耐吸收光的物质都可以反应，分子吸收的光能超过热化学的活化能或化学键的键能才能反应。因此分子中的电子分布，空间立体效应等同样引起光化学的合成。
二、光化学合成实例
1、烯烃的光异构化和光重排反应
（1）光诱导顺反异构化
H3C CH3 CH3 PPh3 CH3 CH3 + OHC OAc hv CH3 H3C CH3 CH3 CH3 OAc
后来,有人将VD2侧链上双键被饱和的化合物称为“维生素D1或维生素D4”。到20世纪30年代初, 科学家们证明人体内抗软骨病的活性组分是7-去氢胆固醇(7-DHC )光照后生成的cholecal ciferol，被命名为VD3。当时已确定麦角固醇与7-去氢胆固醇的结构都是甾族衍生物, 只是侧链结构略有差别。同时还提出了从它们用光化学方法合成VD2 和VD3 的路线。
杂环也可以在光照条件下发生相应的重排：
H3C N N CH3 hv H3C H3C N N
（3）光加成反应在光的作用下，含有双键分子可进行包括分子间、分子内的环加成反应。
2 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 hv + CH3 CH3 CH3 CH3
CH2 H2C CH2 hv CH2 + CH2 CH2 + CH3 CH2
合成维生素D2的中间体顺-2-（环己基亚乙基）环己酮就是由环己烯酮利用光催化反应得到的：
O
H
hv H
O
H H
另外，维生素D2合成过程中的非常重要的一步也来自于光反应。
HO CH2 hv CH3R hv CH3 CH3 R 维生素 D2
CH3 CH3

《保护基团》课件

《保护基团》PPT课件
本课件将为您介绍保护基团的概念及其在化学和生物领域中的重要性和应用。让我们一起探索这个令人着迷的主题。
保护基团
在本节中，我们将介绍保护基团的定义和其在化学和生物领域中的应用。保护基团是实现有机合成和生物学研究中成功的关键因素。
保护基团的方法
有机合成中的保护基团
了解有机合成中保护基团的定义和常见的保护基团，以及它们引入和去除的方法。
- Chen, T.; Wu, S.; Li, H. Applications of protecting groups in organic synthesis. Journal of Organic Chemistry, 2018.
- Zhang, L.; Wang, J.; Zhao, S. The role of protective groups in biomedical research. Nature Reviews Drug Discovery, 2019.
结论
通过本课件，我们了解了保护基团在化学和生物领域中的重要性和应用前景。同时，我们还探讨了今后的研究方向以推动该领域的发展。Fra bibliotek参考文献
- Adams, J.; Dolfi, A.; Hartman, C.; McCoy, M. D.; Smaltz, J. Design and implementation of protected areas. Journal of Environmental Conservation, 2020.
生物学中的保护基团
探索生物大分子中的保护基团的功能和去除方法，以及它们在生物学研究中的重要性。
保护基团在化学及生物领域中的应用
化学合成中的应用

现代有机合成中的保护基

第三章
有机合成中的保护基
21
特殊的，它的除去是用肼在甲醇或乙醇中进行，不是一个严格的水解反应。它的机理大致是肼对酰胺的加成 - 消除，最后的净结果是置换出游离的氨基。
第三章
有机合成中的保护基
20
围绕这些要求人们在经过了几十年的努力之后，今天仍不时有对新的保护基团的研究工作报道，为有机合成提供更加巧妙的手段1, 2。相信今后对这一领域的研究还会有更大的发展。
3.2
保护基团的互不相干性原则
对于一个结构复杂的分子的合成，合成设计者必须考虑许多问题，如片断的合成、片断的连接、立体化学、官能团的相互转换，还有就是保护基问题。合成中，上保护基的问题往往是容易解决的，而去保护基步骤常是整个合成的压轴戏，许多的合成工作因此而失败。当合成过程中存在多种保护基的选择性脱除时，预先作一周密的考虑是必需的，最理想的情形就是我们认为的保护基团能符合互不相干性原则，即其中一个保护基的脱除不影响另外的保护基。虽然实际的情况很少百分之百符合，但这种观念在考虑问题时是十分重要的。下面，我们分十二种情况加以讨论。

保护基团在有机合成中的应用课件

。
保护酚羟基不被硝酸氧化
保护基团在有机合成中的应用
10
练3：工业上用甲苯生产对—羟基苯甲酸乙酯
一种常用的化妆品防霉剂)，其生产过程如下(反应条件及某些反应物、产物未全部注明)：
按上图填写下列空白：
(1)在合成路线中，设计反应③和反应⑥的目保的是护_酚__羟___基__不__被__。氧化
(2)写出反应⑤的化学方程式(有机物写结构简式，注明反应条件)。 ______________________保_护_基_团_在_有__机_合_成_中_的_应__用__________________1_1___
将其中不需要反应的基团先保护起来，待
合成任务完成后，再脱去保护基。但是，
从减少反应成本的角度考虑，最好的策略
是尽量避免使用保护基，也能达到有机合
成之目的。
保护基团在有机合成中的应用
17
保护基团在有机合成中的应用
18
答案1
保护基团在有机合成中的应用
19
保护基团在有机合成中的应用
20
答案2
保护基团在有机合成中的应用
• 从题给信息中筛选出以上两条，然后根据基团保护的有机合成过程：基团保护有机合成被保基团还原(前后可能还有其他有机反应)，不难得出答案。
保护基团在有机合成中的应用
5
常见的基团保护法
基团保护一般包括引入保护基和去保护基的两个过程。包括：对碳碳双键的保护；对酚羟基的保护；对羰基的保护；对氨基的保护；对碳氢键的保护；对醇羟基的保护；对羧基的保护等。
取代基则取代在间位上：
写出试剂X、Y、Z的化学式(或名称)。X__________，
Y_(_3_)浓_H_N_O_3_/_浓_H_2，SOZ4 ____保K_护M_基n_O团_在4_/有H。+机合成中的应Fe用/HCl

农药学活化反应的原理

农药学活化反应的原理
农药学活化反应是指通过化学反应对农药分子进行改变，从而提高其活性或改善其性质。

活化反应的原理可以归结为以下几个方面：
1. 增加杀虫谱：农药活化反应可以引入新的功能基团或改变分子结构，从而增加农药对不同种类病虫害的杀灭能力。

例如，引入氨基甲酸酯或氨基磷酸酯结构可以增强农药对钻孔昆虫的杀灭能力。

2. 提高生物活性：活化反应可以使农药分子具有更好的生物利用度和更高的活性。

例如，通过引入酯结构可提高农药的生物降解性，从而增加其作用时间和储存稳定性。

3. 减少副作用：农药活化反应可以修改分子结构，减轻或消除副作用。

例如，通过改变农药分子的立体结构或引入其他功能基团，可以减少对非靶标物的影响，从而提高农药的选择性。

4. 降解农药残留：活化反应可以使农药分子易于被环境降解，从而减少或消除农药在环境中的残留。

例如，引入亲水性基团可以增加农药的水溶性，促进其在环境中的降解。

总的来说，农药学活化反应的原理是通过化学反应改变农药分子的结构和性质，以提高其活性、选择性和环境友好性。

保护基在药物合成中的应用

保护基在药物合成中的应用说起保护基在药物合成中的应用，那可真是一门大学问，跟我平时写小说一样，得讲究个章法，还得有点奇思妙想。

你想啊，药物合成，那可是个精细活儿，跟绣花似的，一针一线都不能出错。

保护基呢，就像是个护花使者，专门保护那些娇贵的官能团，不让它们在合成过程中受到伤害。

咱们先说说这保护基是啥玩意儿。

它啊，就像是个盾牌，能挡住那些不想要的反应，让目标分子能顺利地合成出来。

比如说，醇、酚羟基这些家伙，一不小心就容易跟别的东西反应，那就得给它们穿上“防护服”，成个醚啊、酯啊、缩醛啊、缩酮啊啥的，等合成完了，再把这层“防护服”给脱了。

这过程，就跟咱们小时候穿反穿衣一样，干活儿时穿上，干完了再脱下来。

再说说氨基吧，这家伙也是个难伺候的主儿。

在合成过程中，它也容易跟别人“勾搭”上，那就得给它找个“保镖”，比如酰基、烃基这些，把它们变成酰基衍生物、烃基衍生物啥的。

等合成任务完成了，再把这“保镖”给解雇了，哈哈，开个玩笑，其实就是把保护基给去掉。

这保护基的选择啊，可是个技术活儿。

你得先评估一下那些官能团，看看哪些是不稳定的，需要保护的。

然后啊，你还得考虑保护基的性质，得跟反应条件匹配才行。

不然的话，你这“保镖”还没上场呢，就先跟敌人“同归于尽”了，那可就完蛋了。

有时候啊，你还得用相同的保护基来保护不同的官能团，这就像是给一群孩子穿同样的校服，虽然他们长得不一样，但穿上校服就认不出来了。

等需要区分他们的时候，再把校服给脱了，哈哈，这比喻虽然有点牵强，但意思你应该懂吧。

当然啦，这保护基也不是万能的。

有时候啊，你就是找不到合适的保护基，那咋办呢？这时候啊，你就得调整反应路线，或者重新设计路线，甚至设计出新的不需要保护基的合成路线。

这就像是在写小说时遇到了难题，你得想办法绕过去，或者换个角度去思考，总能找到解决的办法。

在药物合成的实验室里啊，我可是见过不少这样的场景。

那些科研人员啊，一个个都像是魔术师一样，手里拿着试管、烧杯这些“魔法道具”，嘴里念叨着各种化学方程式和反应条件，就像是在施展魔法一样。

药物的结构与药物作用

药物的结构与药物作用化学药物是具有一定化学结构的物质。

只要化学结构确定，其理化性质也就确定，进入体内后和人体相互作用就会产生一定的生物活性（包括毒副作用）。

化学结构→→→理化性质→→→生物活性/毒副作用一片药的命运第一节药物理化性质与药物活性一、溶解度、分配系数和渗透性对药效的影响药物转运扩散至血液或体液，需要溶解在水中，故要求药物有一定的水溶性（亲水性）。

生物膜主要由磷脂组成，药物要具有一定的脂溶性（亲脂性）。

中庸平衡。

亲水性或亲脂性过高或过低对药效都不利。

药物在体内的吸收、分布、排泄需在水相和脂相（有机相，油相）间多次分配，因此要求药物兼具脂溶性和水溶性。

脂水分配系数：评价药物亲水性或亲脂性大小的标准，用P表示，定义：药物在生物非水相中物质的量浓度与在水相中物质的量浓度之比。

脂水分配系数，脂前水后，所以是脂相除以水相（脂上水下）；P值越大，脂相中浓度相对越高，脂溶性越高。

药物分子结构改变对药物脂水分配系数的影响比较大。

引入极性较大的羟基（-OH，脱胎于H2O）时，药物的水溶性加大，脂水分配系数下降5~150倍。

引入吸电子的卤素原子（F、Cl、Br、I），亲脂性增大，脂水分配系数增加；引入硫原子（S，想象硫磺）、烃基（烷基，碳链，如-CH2CH3，火字旁，火上浇油）或将羟基换成烷氧基（如-OCH2CH3），药物的脂溶性也会增大。

生物药剂学分类：溶解性（水溶性）和渗透性（脂溶性）分类特征归属决定因素代表药Ⅰ高水溶性、高渗透性两亲性胃排空速率普萘洛尔、依那普利、地尔硫Ⅱ低水溶性、高渗透性亲脂性溶解速率双氯芬酸、卡马西平、匹罗昔康Ⅲ高水溶性、低渗透性水溶性渗透效率雷尼替丁、纳多洛尔、阿替洛尔Ⅳ低水溶性、低渗透性疏水性难吸收特非那定、酮洛芬、呋塞米B型题【1-2】A.渗透效率B.溶解速率C.胃排空速度D.解离度E.酸碱度生物药剂学分类系统，根据药物溶解性和肠壁渗透性的不同组合，将药物分为四类1.阿替洛尔属于第Ⅲ类，是高水溶性、低渗透性的水溶性分子药物，其体内吸收取决于2.卡马西平属于第Ⅱ类，是低水溶性、高渗透性的亲脂性分子药物，其体内吸收取决于『正确答案』1.A2.B『答案解析』分类体内吸收代表药第I类是高水溶解性、高渗透性的两亲性分子药物，其体内吸收取决于胃排空速率；第Ⅱ类是低水溶解性、高渗透性的亲脂性分子药物，其体内吸收取决于溶解速率；第Ⅲ类是高水溶解性、低渗透性的水溶性分子药物，其体内吸收受渗透效率影响；第Ⅳ类是低水溶解性、低渗透性的疏水性分子药物，其体内吸收比较困难。