2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在制藥工業(yè)中的綠色化學(xué)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)不屬于綠色化學(xué)的12項(xiàng)原則之一？A.原子經(jīng)濟(jì)性B.使用更安全的溶劑C.設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品D.從源頭消除污染2.在藥物合成中，使用高選擇性催化劑旨在主要實(shí)現(xiàn)：A.提高反應(yīng)速率B.降低反應(yīng)溫度C.減少副產(chǎn)物生成D.降低生產(chǎn)成本3.下列哪種溶劑通常被認(rèn)為是一種綠色溶劑？A.乙腈B.四氯化碳C.水或超臨界CO2D.甲苯4.連續(xù)流化學(xué)相比傳統(tǒng)間歇反應(yīng)器，其主要優(yōu)勢之一是：A.更易放大B.單批次處理量更大C.更容易實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的綠色化（如精確控制、減少溶劑）D.設(shè)備投資成本通常更低5.下列哪種方法最符合綠色化學(xué)的“替代反應(yīng)”原則？A.開發(fā)新型高效催化劑B.將多步合成轉(zhuǎn)化為單步催化反應(yīng)C.使用超臨界流體替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑D.提高反應(yīng)溫度以加快反應(yīng)速率6.生物催化在藥物合成中的一大優(yōu)勢是：A.反應(yīng)條件通常非常溫和B.可用于合成非常復(fù)雜的分子C.催化劑成本通常很低D.反應(yīng)速率通常比化學(xué)催化快得多7.原子經(jīng)濟(jì)性最高的化學(xué)反應(yīng)類型是：A.需要使用保護(hù)基和去保護(hù)步驟的反應(yīng)B.生成多種目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)C.不產(chǎn)生副產(chǎn)物的反應(yīng)D.需要大量使用分離純化步驟的反應(yīng)8.對于制藥廢水，以下哪種處理方法屬于綠色化學(xué)的范疇？A.高溫焚燒以銷毀所有有機(jī)物B.使用大量化學(xué)藥劑進(jìn)行深度氧化C.采用膜分離技術(shù)回收有用物質(zhì)并實(shí)現(xiàn)廢水零排放D.直接排放至自然水體9.離子液體作為綠色溶劑，其主要優(yōu)點(diǎn)之一是：A.燃燒熱低B.許多離子液體在常溫常壓下為固態(tài)C.通常具有良好的生物降解性D.與許多有機(jī)物互溶性好10.綠色化學(xué)的核心目標(biāo)是：A.降低化學(xué)品的銷售價(jià)格B.提高化學(xué)工業(yè)的利潤率C.從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生D.開發(fā)出更多專利化學(xué)品二、填空題（請將答案填寫在橫線上，每空1分，共15分）1.綠色化學(xué)的12項(xiàng)原則由美國化學(xué)會提出，其核心思想是__________和預(yù)防性。2.在藥物合成路線設(shè)計(jì)中，優(yōu)先考慮__________和__________高的合成方法。3.__________是指反應(yīng)物分子中所有原子都轉(zhuǎn)化到期望產(chǎn)物中的反應(yīng)。4.__________是指在盡可能溫和的條件下，以盡可能少的副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分子合成的一類催化反應(yīng)。5.__________是指利用酶作為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程，具有高選擇性和環(huán)境友好等優(yōu)勢。6.__________是指采用環(huán)境友好的反應(yīng)介質(zhì)，如水、超臨界流體、離子液體等替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑。7.__________是指通過優(yōu)化反應(yīng)過程、減少廢物產(chǎn)生、提高資源利用效率等手段，對現(xiàn)有化學(xué)過程進(jìn)行綠色化改造。8.生命周期評價(jià)（LCA）是一種用于評估產(chǎn)品或過程從__________到__________整個生命周期中環(huán)境影響的系統(tǒng)性方法。三、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述綠色化學(xué)的“預(yù)防性原則”內(nèi)涵及其在制藥工業(yè)中的重要性。2.與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，水作為綠色溶劑在藥物合成中面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？3.簡述生物催化（酶催化）在合成藥物中間體時相比化學(xué)催化可能具有的優(yōu)勢。4.簡要說明制藥過程中實(shí)施原子經(jīng)濟(jì)性策略的具體體現(xiàn)有哪些。四、論述題（請結(jié)合具體實(shí)例或藥物合成過程，回答下列問題，每題7分，共14分）1.以一個具體的藥物合成路線為例（例如阿司匹林、對乙酰氨基酚或某個你熟悉的簡單藥物），分析其中可以應(yīng)用的綠色化學(xué)原則或改進(jìn)點(diǎn)，并說明如何改進(jìn)。2.討論連續(xù)流技術(shù)在實(shí)現(xiàn)制藥過程綠色化方面具有哪些潛力，并舉例說明其在節(jié)能、減少溶劑使用或提高選擇性等方面的優(yōu)勢。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.C6.A7.C8.C9.D10.C二、填空題1.可持續(xù)發(fā)展2.原子經(jīng)濟(jì)性，選擇性3.原子經(jīng)濟(jì)性4.均相催化5.生物催化6.綠色溶劑/介質(zhì)7.工藝的綠色化改造8.開發(fā)，廢棄三、簡答題1.答案：預(yù)防性原則強(qiáng)調(diào)在化學(xué)品的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，而不是在產(chǎn)生后進(jìn)行末端治理。在制藥工業(yè)中，這意味著在藥物合成路線設(shè)計(jì)階段就應(yīng)選擇使用毒性更低、更安全的原料和試劑，采用高選擇性的催化方法，設(shè)計(jì)可降解的化學(xué)品，從源頭上減少對環(huán)境和人類健康的潛在危害。這比事后處理更有效、更經(jīng)濟(jì)，也更符合可持續(xù)發(fā)展的理念。解析思路：考察對綠色化學(xué)核心原則“預(yù)防性”的理解。答案需闡述其基本含義（源頭控制而非末端治理），并緊密結(jié)合制藥工業(yè)的實(shí)際情況，說明其重要性（更安全、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、符合可持續(xù)性）。2.答案：水作為綠色溶劑面臨的主要挑戰(zhàn)包括：極性過高導(dǎo)致對非極性或弱極性藥物及中間體的溶解性差；水的反應(yīng)活性（如親核性）可能干擾目標(biāo)反應(yīng)；水的介電常數(shù)高可能導(dǎo)致某些陽離子型催化劑或產(chǎn)物溶解度差、催化效率低；水的熱穩(wěn)定性相對較差，高溫下易分解（如形成過氧化氫）；去除水作為溶劑通常比去除傳統(tǒng)有機(jī)溶劑更困難。解析思路：考察對水作為溶劑局限性的認(rèn)知。答案需指出水在溶解性、反應(yīng)活性、對催化劑/產(chǎn)物影響、熱穩(wěn)定性及分離純化等方面的具體挑戰(zhàn)。3.答案：生物催化（酶催化）在合成藥物中間體時的優(yōu)勢主要包括：高立體選擇性和區(qū)域選擇性，能制備光學(xué)純或特定構(gòu)型的產(chǎn)物，避免復(fù)雜的手性拆分或衍生化步驟；反應(yīng)條件溫和，通常在常溫、常壓、水相中即可進(jìn)行，能耗低，環(huán)境友好；許多酶催化反應(yīng)對氧氣和水不敏感，拓寬了反應(yīng)條件范圍；酶具有可再生性，易于分離純化（相比昂貴或難以回收的化學(xué)催化劑）；部分酶催化反應(yīng)具有不可逆性，有利于推動反應(yīng)向目標(biāo)產(chǎn)物方向進(jìn)行。解析思路：考察對生物催化優(yōu)勢的理解。答案需從選擇性（立體、區(qū)域）、反應(yīng)條件、環(huán)境友好性、催化劑特性、反應(yīng)可逆性等方面列舉酶催化相比化學(xué)催化的優(yōu)點(diǎn)。4.答案：制藥過程中實(shí)施原子經(jīng)濟(jì)性策略的具體體現(xiàn)有：選擇合成路線時，優(yōu)先考慮那些反應(yīng)物分子中所有原子盡可能都轉(zhuǎn)化到期望產(chǎn)物中的方法，如使用高效、高選擇性的催化劑；盡量設(shè)計(jì)或選擇合成步驟少、副產(chǎn)物生成少的反應(yīng)；采用原子經(jīng)濟(jì)性高的反應(yīng)類型，如偶聯(lián)反應(yīng)、轉(zhuǎn)移反應(yīng)等；通過反應(yīng)優(yōu)化，減少或消除溶劑、催化劑等助劑的消耗，使其也納入原子經(jīng)濟(jì)性的考量范圍；開發(fā)原料或中間體的循環(huán)利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的高效利用。解析思路：考察對原子經(jīng)濟(jì)性在實(shí)踐中的應(yīng)用理解。答案需列舉在藥物合成路線設(shè)計(jì)、反應(yīng)選擇、過程優(yōu)化、資源循環(huán)利用等方面的具體做法，體現(xiàn)如何提高原子經(jīng)濟(jì)性。四、論述題1.答案：舉例：阿司匹林（乙酰水楊酸）的合成。*可應(yīng)用原則/改進(jìn)點(diǎn)：1.原子經(jīng)濟(jì)性：傳統(tǒng)酯化法（如用硫酸催化乙酸與水楊酸反應(yīng)）原子經(jīng)濟(jì)性不高，產(chǎn)生水作為副產(chǎn)物?？煽紤]使用更原子的方法，如直接使用水楊酸乙酯與乙酸酐反應(yīng)（如果合成路線允許）。2.催化劑：傳統(tǒng)方法使用濃硫酸，具有強(qiáng)腐蝕性、易副反應(yīng)、不易回收等缺點(diǎn)?？筛挠霉腆w超強(qiáng)酸催化劑或分子篩，或探索酶催化（如脂肪酶進(jìn)行酯交換）。3.溶劑：傳統(tǒng)方法常使用水作溶劑。如果反應(yīng)對水不敏感，可考慮無溶劑或少溶劑工藝，或使用環(huán)境友好的極性溶劑替代。4.綠色溶劑：如果需要溶劑，可探索使用離子液體或超臨界CO2（盡管對阿司匹林這類酸酯類化合物可能挑戰(zhàn)較大）。5.工藝簡化：盡量減少反應(yīng)步驟和分離純化次數(shù)。*如何改進(jìn)：例如，可以研究在溫和條件下，使用負(fù)載型固體酸催化劑，以水或乙醇為溶劑（或嘗試無溶劑），優(yōu)化反應(yīng)條件，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率和選擇性，減少酸催化劑的使用量及廢酸的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)整個合成過程的綠色化。解析思路：考察綜合運(yùn)用綠色化學(xué)知識分析具體實(shí)例的能力。答案需選擇一個相對簡單的藥物（如阿司匹林）作為實(shí)例，識別其傳統(tǒng)合成中可能存在的問題（如催化劑、溶劑、原子經(jīng)濟(jì)性等），然后根據(jù)綠色化學(xué)原則提出具體的改進(jìn)思路和措施。2.答案：連續(xù)流技術(shù)在實(shí)現(xiàn)制藥過程綠色化方面具有巨大潛力，主要體現(xiàn)在：*高傳質(zhì)傳熱效率：微反應(yīng)器和連續(xù)流動系統(tǒng)具有巨大的比表面積，使得反應(yīng)物混合更充分，傳熱更迅速均勻，允許在更高溫度下進(jìn)行反應(yīng)（提高速率和選擇性），或使用更溫和的條件（降低能耗和危險(xiǎn)性）。這有助于實(shí)現(xiàn)更高效的反應(yīng)。*減少溶劑使用：連續(xù)流反應(yīng)器通常具有較小的反應(yīng)體積，反應(yīng)物濃度高，且反應(yīng)過程與分離過程易于集成，可以實(shí)現(xiàn)溶劑的循環(huán)利用，大大減少甚至消除溶劑的消耗，降低VOC排放和廢水處理負(fù)擔(dān)。*提高選擇性：均相或接近均相的反應(yīng)環(huán)境、精確的停留時間控制以及快速的熱量/質(zhì)量傳遞，有利于抑制副反應(yīng)，提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。*增強(qiáng)安全性：反應(yīng)物在管內(nèi)連續(xù)流動，避免了大量物料在反應(yīng)器內(nèi)積累，對于熱不穩(wěn)定性或放熱反應(yīng)，可以有效控制反應(yīng)速率和溫度，降低“跑火”等安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。*易于放大和自動化：連續(xù)流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相對簡單，幾何相似性較好，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化放大相對容易，且易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和一致性。*資源利用效率：通過精確控制反應(yīng)過程和集成分離技術(shù)，可以最大限度地提高原料利用率和產(chǎn)物收