農(nóng)藥合成考試題及答案

一、單選題（每題2分，共20分）1.以下哪種物質(zhì)常用于有機(jī)磷農(nóng)藥合成中的磷?；噭?？（）A.三氯化磷B.五氧化二磷C.磷酸D.亞磷酸答案：A。三氯化磷是有機(jī)磷農(nóng)藥合成中常用的磷?；噭?，它能與醇、酚等反應(yīng)引入磷酰基。五氧化二磷主要用于脫水等反應(yīng)；磷酸一般較少直接用于磷酰化；亞磷酸在農(nóng)藥合成中使用不如三氯化磷廣泛。2.擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥合成中，常用的菊酸是（）。A.氯菊酸B.苯甲酸C.水楊酸D.乳酸答案：A。氯菊酸是擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥合成中常用的菊酸，它能與醇等反應(yīng)生成具有殺蟲(chóng)活性的擬除蟲(chóng)菊酯。苯甲酸、水楊酸、乳酸一般不用于擬除蟲(chóng)菊酯的合成。3.殺菌劑多菌靈的合成原料是（）。A.鄰苯二胺和氰酸銨B.對(duì)苯二胺和氰酸銨C.鄰苯二胺和尿素D.對(duì)苯二胺和尿素答案：C。多菌靈是由鄰苯二胺和尿素在一定條件下反應(yīng)合成的。鄰苯二胺提供苯環(huán)和氨基結(jié)構(gòu)，尿素提供羰基和氨基，二者反應(yīng)生成多菌靈。4.以下哪種反應(yīng)類(lèi)型在農(nóng)藥合成中可用于構(gòu)建碳-碳鍵？（）A.酯化反應(yīng)B.鹵化反應(yīng)C.格氏反應(yīng)D.硝化反應(yīng)答案：C。格氏反應(yīng)是通過(guò)格氏試劑（有機(jī)鎂化合物）與鹵代烴、羰基化合物等反應(yīng)來(lái)構(gòu)建碳-碳鍵的重要反應(yīng)。酯化反應(yīng)主要是形成酯鍵；鹵化反應(yīng)是引入鹵素原子；硝化反應(yīng)是引入硝基。5.在農(nóng)藥合成中，使用相轉(zhuǎn)移催化劑的目的是（）。A.提高反應(yīng)溫度B.加快反應(yīng)速率C.降低反應(yīng)選擇性D.增加反應(yīng)物的溶解度答案：B。相轉(zhuǎn)移催化劑能使反應(yīng)物在不同相之間轉(zhuǎn)移，從而加快反應(yīng)速率。它不會(huì)提高反應(yīng)溫度，反而可能在一定程度上降低反應(yīng)所需的苛刻條件；會(huì)提高反應(yīng)選擇性；其主要作用不是增加反應(yīng)物溶解度，而是促進(jìn)不同相之間的反應(yīng)。6.除草劑草甘膦合成中，關(guān)鍵的中間體是（）。A.亞氨基二乙酸B.氯乙酸C.甘氨酸D.甲醛答案：A。草甘膦合成中，亞氨基二乙酸是關(guān)鍵中間體，它經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化為草甘膦。氯乙酸、甘氨酸、甲醛是合成亞氨基二乙酸等過(guò)程中的原料。7.以下哪種農(nóng)藥合成方法屬于生物合成法？（）A.利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)井岡霉素B.用化學(xué)試劑合成吡蟲(chóng)啉C.用物理方法提取魚(yú)藤酮D.用酸堿中和反應(yīng)合成波爾多液答案：A。利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)井岡霉素屬于生物合成法，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)來(lái)合成農(nóng)藥。用化學(xué)試劑合成吡蟲(chóng)啉是典型的化學(xué)合成法；用物理方法提取魚(yú)藤酮是提取法；用酸堿中和反應(yīng)合成波爾多液是化學(xué)合成，但不屬于生物合成。8.農(nóng)藥合成中，常用的還原試劑是（）。A.高錳酸鉀B.過(guò)氧化氫C.硼氫化鈉D.濃硫酸答案：C。硼氫化鈉是常用的還原試劑，能將羰基等還原。高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑；過(guò)氧化氫在不同條件下有氧化或其他作用，但不是常用的還原試劑；濃硫酸主要用于脫水、磺化等反應(yīng)，不是還原試劑。9.以下哪種基團(tuán)在農(nóng)藥分子中常賦予其親水性？（）A.烷基B.苯基C.羥基D.鹵原子答案：C。羥基具有親水性，能與水分子形成氫鍵，使農(nóng)藥分子具有一定的親水性。烷基和苯基是疏水基團(tuán)；鹵原子的親水性較弱。10.農(nóng)藥合成中，為了提高反應(yīng)的收率，常采取的措施是（）。A.減少反應(yīng)物的用量B.增加副反應(yīng)C.控制反應(yīng)條件D.降低反應(yīng)溫度答案：C。控制反應(yīng)條件，如溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間、催化劑等，可以?xún)?yōu)化反應(yīng)過(guò)程，提高反應(yīng)的收率。減少反應(yīng)物用量會(huì)使產(chǎn)物生成量減少；增加副反應(yīng)會(huì)降低主產(chǎn)物的收率；降低反應(yīng)溫度可能會(huì)減慢反應(yīng)速率，不一定能提高收率。二、填空題（每題2分，共20分）1.有機(jī)磷農(nóng)藥合成中，常用的醇類(lèi)原料有甲醇、乙醇等。解析：甲醇和乙醇是常見(jiàn)且廉價(jià)易得的醇類(lèi)，在有機(jī)磷農(nóng)藥合成中可與磷?；噭┓磻?yīng)引入相應(yīng)的烷氧基。2.擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有菊酸酯結(jié)構(gòu)。解析：菊酸酯結(jié)構(gòu)是擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥具有殺蟲(chóng)活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分。3.殺菌劑百菌清的合成原料主要是間二甲苯和氯氣。解析：間二甲苯經(jīng)過(guò)氯化等一系列反應(yīng)可以合成百菌清。4.農(nóng)藥合成中，常用的鹵化劑有氯氣、溴素等。解析：氯氣和溴素是常見(jiàn)的鹵化劑，能將鹵素原子引入到有機(jī)分子中。5.相轉(zhuǎn)移催化劑的種類(lèi)有季銨鹽類(lèi)、冠醚類(lèi)等。解析：季銨鹽類(lèi)和冠醚類(lèi)是常用的相轉(zhuǎn)移催化劑，它們能促進(jìn)不同相之間的反應(yīng)。6.除草劑2,4-D合成的關(guān)鍵反應(yīng)是酚的鹵代反應(yīng)和羧基化反應(yīng)。解析：先通過(guò)酚的鹵代反應(yīng)引入氯原子，再進(jìn)行羧基化反應(yīng)得到2,4-D。7.農(nóng)藥合成中，氧化反應(yīng)常用的氧化劑有高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。解析：高錳酸鉀和重鉻酸鉀是強(qiáng)氧化劑，在農(nóng)藥合成中可用于氧化某些官能團(tuán)。8.構(gòu)建雜環(huán)結(jié)構(gòu)在農(nóng)藥合成中很重要，常見(jiàn)的雜環(huán)有吡啶環(huán)、嘧啶環(huán)等。解析：吡啶環(huán)和嘧啶環(huán)是農(nóng)藥分子中常見(jiàn)的雜環(huán)結(jié)構(gòu)，賦予農(nóng)藥特殊的性質(zhì)和活性。9.農(nóng)藥合成中，為了分離和提純產(chǎn)物，常用的方法有蒸餾、重結(jié)晶等。解析：蒸餾可根據(jù)沸點(diǎn)不同分離物質(zhì)，重結(jié)晶能提純固體產(chǎn)物。10.生物源農(nóng)藥是指利用生物活體或其代謝產(chǎn)物開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥。解析：生物源農(nóng)藥強(qiáng)調(diào)利用生物本身或其產(chǎn)生的物質(zhì)來(lái)發(fā)揮農(nóng)藥作用。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述農(nóng)藥合成中相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)的原理。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)是在不相溶的兩相體系（如油相和水相）中進(jìn)行的反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化劑一般是季銨鹽或冠醚等。在反應(yīng)體系中，反應(yīng)物分別處于不同的相，難以直接接觸反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化劑能在兩相之間轉(zhuǎn)移，它先在水相中與反應(yīng)物離子結(jié)合，形成可溶于有機(jī)相的離子對(duì)。然后將該離子對(duì)轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中，使反應(yīng)物在有機(jī)相中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完成后，催化劑又回到水相，繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程，從而加快反應(yīng)速率，使原本難以進(jìn)行的多相反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。例如在一些鹵代烴的親核取代反應(yīng)中，水相中含有親核試劑離子，有機(jī)相中是鹵代烴，相轉(zhuǎn)移催化劑將親核試劑離子轉(zhuǎn)移到有機(jī)相，促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生。2.舉例說(shuō)明格氏反應(yīng)在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用。格氏反應(yīng)在農(nóng)藥合成中可用于構(gòu)建碳-碳鍵。以合成某種含特定烷基結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥中間體為例，首先制備格氏試劑，如用鹵代烴（如溴乙烷）與鎂在無(wú)水乙醚中反應(yīng)生成乙基格氏試劑（C?H?MgBr）。然后讓格氏試劑與鹵代芳烴（如對(duì)氯溴苯）反應(yīng)，通過(guò)格氏試劑的親核進(jìn)攻，在苯環(huán)上引入乙基，形成新的碳-碳鍵，得到含有乙基的芳烴化合物。這個(gè)中間體可以進(jìn)一步用于合成具有特定結(jié)構(gòu)和活性的農(nóng)藥。格氏反應(yīng)還可以用于與羰基化合物反應(yīng)，合成醇類(lèi)中間體，這些醇類(lèi)中間體在后續(xù)的農(nóng)藥合成中可以通過(guò)酯化、氧化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)農(nóng)藥。3.簡(jiǎn)述農(nóng)藥合成中如何提高反應(yīng)的選擇性。要提高農(nóng)藥合成中反應(yīng)的選擇性，可以從以下幾個(gè)方面入手。首先是選擇合適的反應(yīng)物，不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的反應(yīng)物會(huì)影響反應(yīng)的選擇性。例如，選擇具有特定取代基的原料，使反應(yīng)更傾向于在特定位置發(fā)生。其次，控制反應(yīng)條件很關(guān)鍵。溫度對(duì)反應(yīng)選擇性有很大影響，不同溫度下反應(yīng)的速率和方向可能不同，要選擇合適的反應(yīng)溫度，避免副反應(yīng)的發(fā)生。壓力也會(huì)影響反應(yīng)選擇性，一些反應(yīng)在特定壓力下能提高主反應(yīng)的進(jìn)行程度。反應(yīng)時(shí)間也需要控制，過(guò)長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間可能導(dǎo)致副反應(yīng)增加。此外，使用合適的催化劑可以提高反應(yīng)的選擇性。催化劑能降低反應(yīng)的活化能，使特定的反應(yīng)路徑更容易進(jìn)行。例如，某些具有選擇性的金屬催化劑可以促進(jìn)特定位置的反應(yīng)。還可以通過(guò)改變?nèi)軇﹣?lái)提高選擇性，不同溶劑對(duì)反應(yīng)物和產(chǎn)物的溶解性不同，會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的分布。四、論述題（20分）論述農(nóng)藥合成的發(fā)展趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。農(nóng)藥合成的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先是向高效、低毒、低殘留方向發(fā)展。隨著人們對(duì)環(huán)境和食品安全的重視，研發(fā)高效且對(duì)非靶標(biāo)生物毒性低、在環(huán)境中殘留時(shí)間短的農(nóng)藥成為主流。例如新型的生物源農(nóng)藥，利用微生物、植物提取物等開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥，對(duì)環(huán)境友好，對(duì)人畜毒性低。其次是智能化和精準(zhǔn)化。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)，能夠更精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)其活性和性能，提高研發(fā)效率。還可以通過(guò)納米技術(shù)等，使農(nóng)藥能夠更精準(zhǔn)地到達(dá)作用部位，提高藥效。再者是多功能化。研發(fā)具有多種作用機(jī)制和功能的農(nóng)藥，如既能殺蟲(chóng)又能殺菌，或者具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等多種功能，以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多樣化需求。另外，綠色合成技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。采用綠色溶劑、可再生原料、原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)等，減少對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。然而，農(nóng)藥合成也面臨著諸多挑戰(zhàn)。從研發(fā)角度看，尋找新的活性結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制越來(lái)越困難。隨著農(nóng)藥的長(zhǎng)期使用，害蟲(chóng)和病菌的抗藥性不斷增強(qiáng)，需要不斷研發(fā)新的農(nóng)藥來(lái)應(yīng)對(duì)，但新的活性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)需要大量的時(shí)間和資金投入。在環(huán)保方面，雖然一直在追求綠色合成，但完全實(shí)現(xiàn)零污染的合成工藝仍有很大難度。一些傳統(tǒng)的合成方法會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和污染物處理成本高。同時(shí)，農(nóng)藥的安全性評(píng)價(jià)越來(lái)越嚴(yán)格，需要進(jìn)行長(zhǎng)期、全面的毒性和環(huán)境影響評(píng)估，這增加了農(nóng)藥研發(fā)和上市的周期和成本。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也很激烈，農(nóng)藥企業(yè)需要不斷提高研發(fā)能力和生產(chǎn)效率，降低成本，以在市場(chǎng)中立足。而且，消費(fèi)者對(duì)農(nóng)藥殘留的擔(dān)憂(yōu)和抵制情緒也給農(nóng)藥合成帶來(lái)了壓力，需要在保證藥效的同時(shí)，最大程度降低殘留。總之，農(nóng)藥合成在發(fā)展過(guò)程中需要不斷克服這些挑戰(zhàn)，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)和社會(huì)發(fā)展的需求。五、合成題（10分）以苯和必要的無(wú)機(jī)試劑、有機(jī)試劑合成除草劑敵稗（N-（3,4-二氯苯基）丙酰胺）。合成步驟如下：第一步，苯的硝化反應(yīng)。將苯與濃硝酸和濃硫酸的混合酸在一定溫度下反應(yīng)，生成硝基苯。這是因?yàn)闈饬蛩嶙鳛榇呋瘎┖兔撍畡?，促進(jìn)硝酸對(duì)苯環(huán)的親電取代反應(yīng)，引入硝基。第二步，硝基苯的還原反應(yīng)。用鐵粉和鹽酸等還原劑將硝基苯還原為苯胺。鐵粉在酸性條件下提供電子