Question

8．我國科學(xué)家屠呦呦因成功提取青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎．青蒿素是治療瘧疾的有效藥物，它的使用在全世界“拯救了幾百萬人的生命”．由青蒿素合成系列衍生物（它們的名稱和代號如圖1所示）的路線如圖：

已知：+H-OH→
回答下列問題：
（1）青蒿素屬于內(nèi)酯化合物（在同一分子中既含有羧基，又含有羥基，二者脫水而結(jié)合成的產(chǎn)物），請用筆在圖2中將青蒿素分子中的內(nèi)酯基標(biāo)出來；根據(jù)酯的性質(zhì)判斷青蒿素可能具有的某種化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)條件為可在酸性或堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)．屠呦呦教授率領(lǐng)的研究團隊先后經(jīng)歷了用水、乙醇、乙醚提取青蒿素的探究過程，最終確認只有采用低溫、乙醚冷浸等方法才能成功提取青蒿素；研究發(fā)現(xiàn)這是因為青蒿素分子中的某個基團在提取過程中對熱不穩(wěn)定，試寫出該基團的結(jié)構(gòu)式-O-O-．
（2）科學(xué)家在青蒿素的研究中進一步發(fā)現(xiàn)，一定條件下硼氫化鈉（NaBH₄）能和青蒿素反應(yīng)生成雙氫青蒿素，如反應(yīng)①所示，該反應(yīng)中NaBH₄的作用是B（填字母序號）．
A．氧化劑          B．還原劑      C．催化劑        D．溶劑
因雙氫青蒿素比青蒿素水溶性好，所以治療瘧疾的效果更好．試從分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的角度推測雙氫青蒿素水溶性增強、療效更好的主要原因分子中羰基轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基，分子極性增強，導(dǎo)致雙氫青蒿素水溶性增強、療效更好．
（3）有機物D是分子式為C₄H₄O₃的五元環(huán)狀化合物，請寫出D的結(jié)構(gòu)簡式．
（4）以H₂Q表示雙氫青蒿素，寫出反應(yīng)②（雙氫青蒿素和甲醇反應(yīng)）的化學(xué)方程式H₂Q+CH₃OH$\stackrel{H+}{→}$HQ-CH₃+H₂O．
（5）從雙氫青蒿素（H₂Q）出發(fā)，可通過多步反應(yīng)合成出有機物E．合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環(huán)的二羥基化合物F，寫如有機物F與NaOH溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式，有機物G是F的同分異構(gòu)體，有機物G遇FeCl₃溶液顯紫色，且有4種不同類型的氫，其個數(shù)比為3：2：2：1，則符合條件的有機物G的同分異構(gòu)體有3種．

Answer 1

分析 （1）青蒿素分子中含有酯基，為內(nèi)酯，可在堿性或酸性條件下發(fā)生水解反應(yīng)，含有過氧鍵，具有強氧化性，可用于殺菌消毒；
（2）反應(yīng)①中，NaBH₄作還原劑；雙氫青蒿素分子中含有羥基，分子極性較強；
（3）D是分子式為C₄H₄O₃的五元環(huán)狀化合物，對比氫化青蒿素和青蒿琥酯的結(jié)構(gòu)簡式可知應(yīng)為；
（4）雙氫青蒿素含有羥基，可與甲醇發(fā)生分子間脫水生成醚；
（5）從雙氫青蒿素（H₂Q）出發(fā)，可通過多步反應(yīng)合成出有機物E，合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環(huán)的二羥基化合物F，其結(jié)構(gòu)簡式為；化合物G是F的同分異構(gòu)體，其分子結(jié)構(gòu)含有苯環(huán)，有4種不同類型的氫，且個數(shù)比為3：2：2：1，S中含有醚鍵和酚羥基，且二者位于對位或含有甲基和兩個酚羥基，且三個取代基位于間位．

解答 解：（1）青蒿素分子中含有酯基，為內(nèi)酯，可表示為，可在堿性或酸性條件下發(fā)生水解反應(yīng)，含有過氧鍵，該基團的結(jié)構(gòu)式-O-O-，具有強氧化性，可用于殺菌消毒，
故答案為：；可在酸性或堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)；-O-O-；
（2）反應(yīng)①中，C=O鍵生成C-OH，為加成反應(yīng)（或還原反應(yīng)），反應(yīng)中起到還原劑的作用，雙氫青蒿素分子中含有羥基，分子極性較強，
故答案為：B；分子中羰基轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基，分子極性增強，導(dǎo)致雙氫青蒿素水溶性增強、療效更好；
（3）D是分子式為C₄H₄O₃的五元環(huán)狀化合物，對比氫化青蒿素和青蒿琥酯的結(jié)構(gòu)簡式可知應(yīng)為，
故答案為：；
（4）雙氫青蒿素含有羥基，可與甲醇發(fā)生分子間脫水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂Q+CH₃OH$\stackrel{H+}{→}$HQ-CH₃+H₂O，故答案為：H₂Q+CH₃OH$\stackrel{H+}{→}$HQ-CH₃+H₂O；
（5））從雙氫青蒿素（H₂Q）出發(fā)，可通過多步反應(yīng)合成出有機物E，合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環(huán)的二羥基化合物F，其結(jié)構(gòu)簡式為，反應(yīng)第二離子方程式為，化合物G是F的同分異構(gòu)體，其分子結(jié)構(gòu)含有苯環(huán)，有4種不同類型的氫，且個數(shù)比為3：2：2：1，G中含有醚鍵和酚羥基，且二者位于對位或含有甲基和兩個酚羥基，且三個取代基位于間位，據(jù)此確定G的一種結(jié)構(gòu)簡式為、，或，共3種，
故答案為：；3．

點評 本題考查有機合成，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷能力，明確反應(yīng)前后有機物結(jié)構(gòu)簡式變化方式是解本題關(guān)鍵，注意有機物斷鍵和成鍵方式，題目難度不大．