2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——藥物化學中的合成反應研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.簡述SN1和SN2反應的主要區(qū)別，并舉例說明哪些類型的底物和親核試劑更傾向于分別發(fā)生這兩種反應機理。2.醛和酮的還原反應有哪些常見的還原劑？它們分別適用于哪些類型的醛酮，并簡述其機理特點。二、1.酯的堿性水解和酸性水解條件有何不同？兩者在機理、反應速率、產(chǎn)物以及應用方面有何區(qū)別？2.酰氯與醇反應生成酯，而酰溴通常不能。請解釋原因，并說明如果需要利用酰溴合成酯，可以采取哪些措施來促進反應。三、1.以苯酚為例，列舉其可以發(fā)生的幾種主要取代反應（如鹵代、硝化、磺化），并簡述影響這些反應定位的主要因素（給出定位規(guī)則）。2.寫出苯酚與甲醛在酸催化下發(fā)生縮合反應（霍夫曼-莫里森-別格反應）生成酚醛樹脂的化學方程式，并簡述該反應的特點。四、1.什么是格氏試劑？它在藥物合成中通常用于構(gòu)建哪些類型的碳-碳鍵？使用格氏試劑時需要避免哪些條件？2.簡述Wittig反應的機理特點，并說明它為什么在構(gòu)建碳-碳雙鍵方面具有重要應用價值。五、1.Diels-Alder反應是哪種類型的反應？請舉例說明一個典型的親二烯體和一個典型的二烯體，并預測它們反應的主要產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。2.烯烴的臭氧化反應可以生成哪些主要產(chǎn)物？該反應在確定碳-碳雙鍵的相對構(gòu)型（E/Z）方面有何應用？六、1.偶聯(lián)反應是現(xiàn)代藥物合成中非常重要的工具。請分別簡述Suzuki-Miyaura偶聯(lián)和Heck偶聯(lián)反應的基本條件和適用范圍，并指出它們在構(gòu)建哪些類型的鍵或結(jié)構(gòu)方面有優(yōu)勢。2.什么是保護基？在藥物多步合成中，引入和保護/脫除保護基的目的是什么？請舉例說明一種常見的氨基保護基及其引入和脫除條件。七、1.簡述Birch還原反應的條件和特點，并說明它與其他還原反應（如催化氫化）相比，在處理哪些類型的化合物時具有獨特優(yōu)勢。2.在藥物合成中，手性化合物的合成通常非常重要。請列舉三種不同的方法用于合成手性化合物，并簡述其基本原理。八、1.某藥物分子含有羧酸和氨基兩個官能團。如果需要將羧酸轉(zhuǎn)化為易于進一步反應的酯或酰胺，同時保護氨基不被反應，請設計一個合理的保護策略，并說明每一步反應的試劑和條件。2.設計一個合成目標分子（例如，一個簡單的二取代苯胺）的合成路線。要求至少包含三步關鍵轉(zhuǎn)化，并簡要說明每步反應的類型和目的。試卷答案一、1.SN1反應經(jīng)碳正離子中間體，底物多為三級鹵代烷或烯醇式化合物，親核試劑不要求嚴格親核性，反應具有立體異構(gòu)體消除（非對映選擇性）和重排現(xiàn)象；SN2反應經(jīng)過渡態(tài)，底物多為一級鹵代烷、二級鹵代烷（溶劑化好時）或芳基鹵，親核試劑要求強親核性，反應是一步完成的，具有立體反轉(zhuǎn)（對映選擇性）。例如，叔鹵代烷傾向于SN1，而伯鹵代烷傾向于SN2。2.常見還原劑：氫氣催化金屬（如Ni,Pd,Pt）或化學還原劑（如NaBH4,NaBH3CN,LiAlH4）。NaBH4,NaBH3CN主要還原醛酮為醇，對羰基有選擇性，不還原酯、酰胺、腈等；LiAlH4是強還原劑，能還原醛酮、酯、酰胺、腈甚至酸為醇，但反應條件較劇烈。選擇依據(jù)：醛酮類型（伯/仲/叔）、是否含有其他易被還原基團。二、1.酯的堿性水解（皂化）條件為強堿（如NaOH,KOH）水溶液，通常需加熱；酸性水解條件為濃硫酸或鹽酸，加熱。兩者機理均為親核取代（水解為SN1/SN2，取決于底物），酸性水解速率通常更快。堿性水解產(chǎn)物為醇和羧酸鹽，酸水解產(chǎn)物為醇和羧酸；堿性水解是可逆的，可用來分離酯；酸性水解不可逆。2.酰溴中Br原子離去能力比酰氯弱，且Br-對?；挠H核進攻有空間位阻?？杉尤胙趸瘎ㄈ鏢OCl2,PBr3）將酰溴轉(zhuǎn)化為酰氯；或使用強親核試劑（如氨基鈉）在極低溫度下反應；或與三苯基磷反應生成格氏試劑后進行加成。三、1.苯酚可發(fā)生鹵代（鄰位、對位為主）、硝化（鄰位、對位為主）、磺化（鄰位為主）。定位規(guī)則：苯酚的-OH是給電子基，使苯環(huán)活化，主要導向鄰、對位；取代基本身也有定位效應（如鹵代、硝化基是吸電子間位，甲氧基是給電子鄰、對位）。2.化學方程式：C6H5OH+HCHO+H+→[C6H5CH(OH)2]+H2O(可縮合)→C6H2(OH)CH2OH+H2O(線性酚醛樹脂)或C6H5OCH2C6H4OH(貝克曼rearrangement生成醌式結(jié)構(gòu))。特點：是可逆平衡反應，需酸催化，反應物過量，生成帶羥甲基的中間體，最終聚合物結(jié)構(gòu)復雜多樣。四、1.格氏試劑是R-M（R為烴基或烷氧基，M為Mg）與鹵代烷或酰鹵反應生成。主要用于構(gòu)建碳-碳單鍵（R-CH2-）、碳-碳雙鍵（R2C=CR'）、碳-碳三鍵（RC≡C-）。使用時需避免水、醇、酸等強路易斯酸或親核試劑，它們會破壞格氏試劑。2.Wittig反應是親雙烯體（R2P=PR'）與二烯體發(fā)生[4+2]環(huán)加成反應生成烯烴。機理特點：經(jīng)過席夫堿中間體，該中間體可順式消除磷葉立德生成E式烯烴。重要價值在于能高效、高立體選擇性地合成E式烯烴，尤其是在藥物分子中構(gòu)建非共軛的E式雙鍵。五、1.Diels-Alder反應是親二烯體（含有共軛雙鍵體系的分子，如CO2R,CH2=CX2,C=C=O等）與共軛二烯體（如CH2=CH-CH=CH2）在催化劑（如光照或加熱）作用下發(fā)生的[4+2]環(huán)加成反應。親二烯體：CO2Et；二烯體：CH2=CH-CH=CH2。2.臭氧化反應：烯烴與臭氧反應，烯雙鍵處氧化，生成臭氧化物（不穩(wěn)定性中綴合物），該中綴合物水解后主要產(chǎn)物為2,3-二羥基醛（順式）和羧酸（或酮）。對于非對稱烯烴，產(chǎn)物組合可用來判斷雙鍵的相對構(gòu)型（E為順式加成，Z為反式加成）。六、1.Suzuki-Miyaura偶聯(lián)：有機鹵代物（或triflate）與硼酸或硼酸酯在Pd催化、堿存在下反應生成C-C鍵。條件：Pd催化劑（如Pd(dppf)Cl2,Pd(PPh3)4）、堿（如Cs2CO3,KOtBu）、有機硼前體、配體（有時需要）。適用范圍：構(gòu)建sp2碳-碳鍵，廣泛用于藥物分子中芳基、雜芳基的連接。Heck偶聯(lián)：烯烴與有機鹵代物（或碘代物）在Pd催化、堿存在下反應生成烯烴。條件：Pd催化劑、堿、有機鹵前體、配體（有時需要）。適用范圍：構(gòu)建sp2碳-碳雙鍵，合成烯烴類化合物。2.保護基是為了暫時阻斷某個官能團的反應活性，使其在后續(xù)合成步驟中不受干擾，待最終需要時再脫除恢復活性。目的：避免副反應、提高合成效率、實現(xiàn)區(qū)域或立體選擇控制。氨基保護基：例如，Boc基團（引入條件：酸性條件下與Boc2O反應），脫除條件：酸性條件下（HCl）。芐氧羰基（Bz或Cbz基團，引入條件：堿性條件下與苯甲酰氯反應），脫除條件：Pd催化氫化或酸性條件下（HCl）。七、1.Birch還原是烷烴（特別是環(huán)烷烴）在液氨或氨飽和的醇溶液中與金屬鋰（或鈉）反應，被氨或氨醇還原成飽和烷烴的過程。特點：條件溫和（低溫）、選擇性高（能還原芳香環(huán)，但一般不還原烷烴），是合成環(huán)狀飽和烴的重要方法，尤其適用于環(huán)烯烴的完全加氫。2.合成手性化合物的方法：手性拆分（利用手性異構(gòu)體間的不對稱反應分離純化對映體）；不對稱合成（利用手性催化劑、手性試劑、手性底物等引入手性）；手性輔助基（引入一個已知構(gòu)型的手性基團，反應后脫除）；生物催化（利用手性酶催化反應）。八、1.保護羧酸：引入乙酰基（Ac）或Boc基團。保護氨基：引入乙氧羰基（Earson）或芐基（Bn）。策略：先對氨基進行保護（如引入Boc基團，需堿性條件），然后進行羧酸酯化（如與SOCl2反應生成酰氯，再與醇反應；或與DCC/DMAP催化?；Ｗ詈?，在酸性條件下脫除氨基的保護基（如Boc基）。2.合成路線示例（目標：對乙氧基苯胺C6H5OCH2NH2）：a.苯酚+Br2+FeBr3→對溴苯酚b.對溴苯酚+NaNO2+HCl(0-5°C)→對溴硝基苯c.對溴硝基苯+H2/Pd-C或Fe/HCl→對溴苯胺