2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——配位化學(xué)在藥物合成中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列化合物中，屬于螯合物的是（）。A.[Cu(NH3)4]SO4B.[Co(H2O)6]Cl2C.[Cr(en)3]Cl3D.FeCl32.在配合物[Fe(CN)6]4-中，中心離子Fe的配位數(shù)和氧化態(tài)分別是（）。A.4，+2B.6，+2C.4，+3D.6，+33.根據(jù)晶體場(chǎng)理論，高自旋d軌道離子（如d6）在八面體弱場(chǎng)（如[Ma(H2O)6]2+中的M為+2價(jià)）配合物中，其三級(jí)d-d躍遷的光譜峰（）。A.頻率最高，能量最大B.頻率最低，能量最小C.頻率中等D.觀察不到4.下列關(guān)于金屬離子在生物體內(nèi)作用的敘述，錯(cuò)誤的是（）。A.Fe2+是血紅蛋白中氧結(jié)合的必需離子B.Cu2+是多種酶（如細(xì)胞色素C氧化酶）的活性中心金屬離子C.Zn2+是金屬硫蛋白的重要組成部分，具有抗氧化作用D.Ca2+主要參與骨骼和牙齒的構(gòu)成，與神經(jīng)傳導(dǎo)無(wú)關(guān)5.順鉑（[Pt(NH3)2Cl2]）作為抗癌藥物的作用機(jī)制，主要涉及（）。A.與DNA發(fā)生交聯(lián)，破壞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄B.強(qiáng)烈的氧化性，直接破壞癌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)C.作為良好的金屬載體，提高癌細(xì)胞對(duì)其他藥物的攝取D.抑制癌細(xì)胞能量代謝關(guān)鍵酶的活性6.下列配體中，屬于螯合劑，且常用作金屬抗癌藥物載體的有（）。A.氨基酸B.乙二胺（en）C.鄰菲羅啉（bpy）D.1,10-菲啰啉（phen）7.金屬離子作為診斷試劑（如MRI造影劑），其作用主要是利用（）。A.金屬離子與腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)受體的特異性結(jié)合B.金屬離子在細(xì)胞內(nèi)積累導(dǎo)致細(xì)胞毒性效應(yīng)C.金屬離子對(duì)周圍環(huán)境磁場(chǎng)的小范圍擾動(dòng)，影響MRI信號(hào)D.金屬離子參與體內(nèi)某種代謝反應(yīng)，產(chǎn)生顯影信號(hào)8.在藥物合成中，利用金屬離子作為催化劑，可能實(shí)現(xiàn)（）。A.促進(jìn)親核取代反應(yīng)B.引導(dǎo)特定反應(yīng)路徑，提高區(qū)域選擇性C.催化氧化或還原反應(yīng)D.以上都是9.金屬配合物藥物通常需要具備的性質(zhì)包括（）。A.良好的水溶性B.在體內(nèi)代謝部位具有合適的穩(wěn)定性（既不過(guò)于穩(wěn)定也不過(guò)于不穩(wěn)定）C.對(duì)目標(biāo)病灶部位具有良好的靶向性D.與靶點(diǎn)結(jié)合后能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或分化10.配位化學(xué)對(duì)藥物分子脂溶性的影響體現(xiàn)在（）。A.增大脂溶性通常有利于藥物跨越生物膜B.增大脂溶性可能增加藥物的毒副作用C.配體的種類和空間結(jié)構(gòu)是影響脂溶性的關(guān)鍵因素D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.配合物[Co(NH3)5(NO2)]SO4中，中心離子Co的配位數(shù)是______，NO2-是______（填“單齒”或“雙齒”）配體。2.晶體場(chǎng)分裂能δo與中心離子電荷成正比，與配位離子場(chǎng)強(qiáng)成正比，與______成反比。3.鐵卟啉（如鐵卟啉鈉NaFe(OEP)）是模擬______（人體內(nèi)一種重要氧化酶）活性中心的人工配合物。4.金屬配合物藥物在體內(nèi)的代謝途徑主要包括______和______。5.在設(shè)計(jì)金屬抗癌藥物時(shí)，通常需要考慮金屬離子的______、配合物的______以及潛在的______等因素。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述內(nèi)配位反應(yīng)和外配位反應(yīng)的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明配位化學(xué)原理如何影響金屬配合物藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特性（如吸收、分布、代謝、排泄）。四、論述題（每題10分，共20分）1.以金屬配合物藥物順鉑為例，詳細(xì)闡述其作為抗癌藥物的作用機(jī)制，并分析其主要的優(yōu)缺點(diǎn)。2.選擇一種你熟悉的金屬配合物（可以是診斷試劑、催化劑或藥物），簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并說(shuō)明配位化學(xué)在其功能中的作用。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.C*解析：螯合物是指由一個(gè)多齒配體與一個(gè)中心離子形成的環(huán)狀配合物。乙二胺（en）是雙齒配體，可以與一個(gè)中心離子形成五元環(huán)螯合物，如[Cr(en)3]Cl3。A選項(xiàng)是氨配位的四方錐型配合物；B選項(xiàng)是水配位的八面體型配合物；D選項(xiàng)是簡(jiǎn)單鹽。2.B*解析：CN-是強(qiáng)場(chǎng)配體，會(huì)使d軌道發(fā)生能級(jí)分裂。配合物[Fe(CN)6]4-中，鐵離子顯+2價(jià)（Fe2+），屬于d6體系。由于CN-是強(qiáng)場(chǎng)配體，屬于低自旋配置，d電子將盡可能填充成低能級(jí)的t2g軌道，即t2g6eg0。配合物帶4-電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)，是低自旋。因此，中心離子Fe為+2價(jià)，配位數(shù)為6。3.B*解析：根據(jù)晶體場(chǎng)理論，光譜躍遷頻率與分裂能Δo成正比。弱場(chǎng)配體（如H2O）導(dǎo)致分裂能Δo較小。對(duì)于高自旋d6離子，其電子躍遷主要發(fā)生在t2g和eg軌道之間。弱場(chǎng)下，Δo較小，因此對(duì)應(yīng)的吸收光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，頻率較低，能量最小。4.D*解析：Ca2+是骨骼和牙齒的主要礦物成分（羥基磷灰石），同時(shí)在神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮等方面也扮演重要角色。選項(xiàng)D的敘述是錯(cuò)誤的。5.A*解析：順鉑的作用機(jī)制主要是與癌細(xì)胞DNA形成穩(wěn)定的鉑-DNA加合物（如平面二聚體），干擾DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，從而抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)。6.B*解析：乙二胺（en）是雙齒配體，可以與鉑離子形成穩(wěn)定的螯合物，如[Pt(en)2Cl2]2-。許多金屬抗癌藥物（如鉑類、銠類）都利用了其螯合金屬離子的能力。氨基酸和鄰菲羅啉（bpy）通常不是主要的藥物載體配體，1,10-菲啰啉（phen）雖然也是雙齒配體，但在抗癌藥物載體中的應(yīng)用不如乙二胺和某些鉑的N-雜環(huán)配體普遍。7.C*解析：MRI造影劑主要是通過(guò)改變周圍組織的磁化率來(lái)增強(qiáng)MRI信號(hào)。含順磁性金屬離子（如Gd3+、Fe3+）的配合物，其未成對(duì)電子會(huì)干擾局部磁場(chǎng)，導(dǎo)致周圍水質(zhì)子共振頻率發(fā)生變化，從而增強(qiáng)或減弱特定區(qū)域的MRI信號(hào)。A、B、D描述的是其他類型的診斷方法或作用機(jī)制。8.D*解析：金屬離子可以作為路易斯酸催化劑，促進(jìn)親核加成反應(yīng)；可以作為不對(duì)稱催化劑，誘導(dǎo)反應(yīng)的區(qū)域選擇性；也可以作為均相或多相催化劑，參與氧化、還原等有機(jī)轉(zhuǎn)化。9.B*解析：理想的金屬配合物藥物需要在病灶部位能夠釋放活性藥物分子（如金屬離子或有機(jī)配體），但又不能在非靶點(diǎn)部位過(guò)快分解，以免產(chǎn)生不必要的毒副作用。因此，合適的穩(wěn)定性至關(guān)重要。A、C、D也是藥物應(yīng)具備的性質(zhì)，但B是關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到藥物的作用時(shí)間和效果。10.D*解析：金屬配合物藥物的脂溶性（分配系數(shù)）影響其跨越生物膜（如細(xì)胞膜）的能力，進(jìn)而影響吸收和分布。通常，適當(dāng)?shù)闹苄杂欣谖?，但過(guò)高可能增加毒性。配體的性質(zhì)（極性、大小、形狀）和金屬離子的種類共同決定配合物的整體脂溶性。因此，以上都是影響因素。二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.6；雙齒*解析：[Co(NH3)5(NO2)]SO4中，SO4^2-是陰離子，不參與配位。Co與5個(gè)NH3和1個(gè)NO2-配位，配位數(shù)為6。NO2-可以提供一個(gè)氮原子與Co配位，形成螯合物，因此是雙齒配體。2.中心離子半徑*解析：根據(jù)晶體場(chǎng)理論，分裂能Δo與中心離子Z^2/r^2成正比。Z^2代表中心離子電荷的平方，r代表中心離子半徑。場(chǎng)強(qiáng)與配位離子（如Cl-）的電荷和半徑有關(guān)，場(chǎng)強(qiáng)E大致與Z/r成正比。因此，Δo與Z^2/r^2和場(chǎng)強(qiáng)E成正比，與中心離子半徑r成反比。3.細(xì)胞色素C氧化酶*解析：細(xì)胞色素C氧化酶是線粒體呼吸鏈中的末端酶，含鐵卟啉作為輔基，負(fù)責(zé)將電子傳遞給氧氣，生成水。鐵卟啉模擬了該酶的活性中心。4.代謝；排泄*解析：金屬配合物藥物在體內(nèi)的處置過(guò)程主要包括兩大部分：藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為代謝（主要在肝臟進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化）；藥物或其代謝產(chǎn)物通過(guò)腎臟、腸道、呼吸系統(tǒng)等途徑排出體外的過(guò)程稱為排泄。5.生物學(xué)性質(zhì)；藥代動(dòng)力學(xué)特性；毒副作用*解析：設(shè)計(jì)金屬藥物時(shí)，必須考慮金屬離子本身的生物學(xué)行為、配合物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝、排泄等特性（藥代動(dòng)力學(xué)），以及藥物可能引起的毒副作用。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述內(nèi)配位反應(yīng)和外配位反應(yīng)的主要區(qū)別。*解析：內(nèi)配位反應(yīng)是指配體在反應(yīng)過(guò)程中直接與中心離子配位，形成一個(gè)穩(wěn)定的配合物。例如，乙二胺與[Co(H2O)6]^2+反應(yīng)生成[Co(en)3]^2+，水配體被乙二胺配體取代。外配位反應(yīng)是指配體首先與反應(yīng)物或產(chǎn)物分子相互作用，不直接與中心離子配位，或者配體是游離存在的，不參與形成配合物主體。例如，某些螯合劑在溶液中與金屬離子形成水溶性配合物，但不直接參與有機(jī)分子的轉(zhuǎn)化。主要區(qū)別在于配體是否直接參與并穩(wěn)定中心離子，以及是否形成新的配合物主體。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明配位化學(xué)原理如何影響金屬配合物藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特性（如吸收、分布、代謝、排泄）。*解析：配位化學(xué)原理通過(guò)影響金屬配合物藥物的理化性質(zhì)（如溶解度、脂溶性、穩(wěn)定性）來(lái)調(diào)控其藥代動(dòng)力學(xué)。①溶解度：配合物的溶解度影響其在生物膜外的溶解和吸收過(guò)程。②脂溶性：配合物的分配系數(shù)決定其在組織間的分布，脂溶性高易分布到血液和組織，但可能易被肝臟代謝。③穩(wěn)定性：配合物在體內(nèi)的穩(wěn)定性（如對(duì)酶解、酸堿、氧化還原的穩(wěn)定性）決定其在體內(nèi)能存在多久以及如何被代謝。不穩(wěn)定的配合物可能在靶點(diǎn)外就分解，而過(guò)于穩(wěn)定的配合物則可能難以到達(dá)靶點(diǎn)或被清除，影響療效。④配體性質(zhì)：配體的生物相容性和代謝特性也會(huì)影響藥物的吸收、分布和排泄。例如，可被特定酶降解的配體可能被設(shè)計(jì)成具有控釋作用。四、論述題（每題10分，共20分）1.以金屬配合物藥物順鉑為例，詳細(xì)闡述其作為抗癌藥物的作用機(jī)制，并分析其主要的優(yōu)缺點(diǎn)。*解析：作用機(jī)制：順鉑（[Pt(NH3)2Cl2]）進(jìn)入細(xì)胞后，在細(xì)胞內(nèi)酶（如谷胱甘肽）的作用下，兩個(gè)氨配體被水分子或陰離子（如Cl-）取代，生成水合物或氯合物（[Pt(NH3)(H2O)Cl]++等），然后進(jìn)一步與DNA鏈上的鳥(niǎo)嘌呤堿基N7發(fā)生加成反應(yīng)，形成DNA加合物，主要是鉑-氮雜環(huán)丁烷（PND）和鉑-內(nèi)消旋-1,2-二氨環(huán)丁烷（PDC）加合物。這些加合物扭曲了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，干擾了DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)多種實(shí)體瘤和血液系統(tǒng)腫瘤有效，作用機(jī)制獨(dú)特。缺點(diǎn)：①毒副作用大：主要表現(xiàn)為嚴(yán)重的惡心、嘔吐、骨髓抑制（白細(xì)胞、血小板減少）、腎毒性等。②耐藥性：部分腫瘤可對(duì)順鉑產(chǎn)生耐藥性。③穩(wěn)定性：在體內(nèi)和體外均較穩(wěn)定，可能導(dǎo)致藥物在靶點(diǎn)外積累。④順式構(gòu)型：只有順式-反式-順式構(gòu)型的順鉑具有抗癌活性。⑤療效相關(guān)因素復(fù)雜：療效受腫瘤類型、劑量、給藥方式等多種因素影響。2.選擇一種你熟悉的金屬配合物（可以是診斷試劑、催化劑或藥物），簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并說(shuō)明配位化學(xué)在其功能中的作用。*解析：（示例：Gd-DTPA，一種MRI造影劑）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Gd-DTPA是甘露醇二乙二胺四乙酸（DTPA）螯合的Gd3+離子（Gd=釓）。DTPA是一種八齒配體，能形成非常穩(wěn)定的水溶性配合物，其結(jié)構(gòu)式為：Gd-OOC-(CH2)2-N(CH2CH2NH2)-CH2CH2-N(CH2CH2NH2)-COO-Gd。釓離子為順磁性離子（7個(gè)未成對(duì)電子），位于DTPA的中心。功能中配位化學(xué)的作用：①穩(wěn)定性與水溶性：DTPA作為八齒配體，與Gd3+形成極其穩(wěn)定的配合物（Kst≈10^25），有效阻止了Gd3+在體內(nèi)形成毒性沉淀（如Gd(OH)3），并使其具有良好水溶性，可以安全地通過(guò)腎臟排泄。這是其作為造影劑的首要前提。②