Question

8．我國科學家屠呦呦因成功提取青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學或醫學獎．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，二者脫水而結合成的產物），請用筆在圖2中將青蒿素分子中的內酯基標出來；根據酯的性質判斷青蒿素可能具有的某種化學性質和反應條件為可在酸性或堿性條件下發生水解反應．屠呦呦教授率領的研究團隊先后經歷了用水、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；研究發現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定，試寫出該基團的結構式-O-O-．
（2）科學家在青蒿素的研究中進一步發現，一定條件下硼氫化鈉（NaBH₄）能和青蒿素反應生成雙氫青蒿素，如反應①所示，該反應中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．試從分子結構與性質關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變為羥基，分子極性增強，導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的五元環狀化合物，請寫出D的結構簡式．
（4）以H₂Q表示雙氫青蒿素，寫出反應②（雙氫青蒿素和甲醇反應）的化學方程式H₂Q+CH₃OH$\stackrel{H+}{→}$HQ-CH₃+H₂O．
（5）從雙氫青蒿素（H₂Q）出發，可通過多步反應合成出有機物E．合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環的二羥基化合物F，寫如有機物F與NaOH溶液反應的離子反應方程式，有機物G是F的同分異構體，有機物G遇FeCl₃溶液顯紫色，且有4種不同類型的氫，其個數比為3：2：2：1，則符合條件的有機物G的同分異構體有3種．

Answer 1

分析 （1）青蒿素分子中含有酯基，為內酯，可在堿性或酸性條件下發生水解反應，含有過氧鍵，具有強氧化性，可用于殺菌消毒；
（2）反應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的五元環狀化合物，對比氫化青蒿素和青蒿琥酯的結構簡式可知應為；
（4）雙氫青蒿素含有羥基，可與甲醇發生分子間脫水生成醚；
（5）從雙氫青蒿素（H₂Q）出發，可通過多步反應合成出有機物E，合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環的二羥基化合物F，其結構簡式為；化合物G是F的同分異構體，其分子結構含有苯環，有4種不同類型的氫，且個數比為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，為內酯，可表示為，可在堿性或酸性條件下發生水解反應，含有過氧鍵，該基團的結構式-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生水解反應；-O-O-；
（2）反應①中，C=O鍵生成C-OH，為加成反應（或還原反應），反應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；分子中羰基轉變為羥基，分子極性增強，導致雙氫青蒿素水溶性增強、療效更好；
（3）D是分子式為C₄H₄O₃的五元環狀化合物，對比氫化青蒿素和青蒿琥酯的結構簡式可知應為，
故答案為：；
（4）雙氫青蒿素含有羥基，可與甲醇發生分子間脫水，反應的化學方程式為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，可通過多步反應合成出有機物E，合成過程中，有機原料除H₂Q、外，還需含苯環的二羥基化合物F，其結構簡式為，反應第二離子方程式為，化合物G是F的同分異構體，其分子結構含有苯環，有4種不同類型的氫，且個數比為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，據此確定G的一種結構簡式為、，或，共3種，
故答案為：；3．

點評 本題考查有機合成，為高頻考點，側重考查學生分析判斷能力，明確反應前后有機物結構簡式變化方式是解本題關鍵，注意有機物斷鍵和成鍵方式，題目難度不大．