以香豆素工業(yè)合成構(gòu)建的信息拓展試題研究

計從斌

摘 要： 文章介紹了天然產(chǎn)物香豆素的結(jié)構(gòu)、合成應(yīng)用，回顧了近年來高考試題及其各地模擬題以香豆素為背景的有機化學(xué)中涉及的化學(xué)反應(yīng)，分析了與香豆素合成與推斷的相關(guān)有機反應(yīng)的考查價值。

關(guān)鍵詞： 香豆素 水楊醛 有機合成 試題分析

有機合成與推斷是目前高考中主要的考查模塊，通過該題型的考查方式能考查學(xué)生對有機化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊知識點的融會貫通能力?？v觀近幾年的高考與各地模擬試題，對天然產(chǎn)物和藥物合成的考查幾乎每年出現(xiàn)，現(xiàn)以關(guān)于香豆素合稱為例進行介紹。

1.香豆素及其合成方法簡介

香豆素及其衍生物是天然產(chǎn)物中一類重要的化合物，因具有多種生物活性及藥理活性引起了天然藥物化學(xué)家的極濃厚的興趣。首個天然香豆素（coumarin）是由Vogel在1820年從圭亞那的零陵香豆（即黃香草木樨）中獲得的[1]。

香豆素的最基本結(jié)構(gòu)單元為苯并α-吡喃酮，可當(dāng)做順式鄰羥基桂皮酸脫水形成的內(nèi)酯。據(jù)生物合成途徑發(fā)現(xiàn)大部分的香豆素母核上常有羥基、烷氧基、苯基、異戊烯基等取代基。

香豆素的化學(xué)合成方法眾多，如Perkin反應(yīng)、Knoevengol縮合、Ponndorf反應(yīng)、Wittig反應(yīng)、Pechmann反應(yīng)、Houben-Hoesch反應(yīng)、Baylis-Hillman反應(yīng)、Vilsmeier-Haack反應(yīng)等，其中有些方法在經(jīng)歷了幾十年甚至上百年的試驗后，在現(xiàn)代香豆素合成中仍然扮演著重要角色，這些方法操作簡便、儀器試劑條件易行、反應(yīng)快捷、應(yīng)用范圍廣泛[2]。近年來，科學(xué)家們發(fā)展了利用過渡金屬催化的方法高效實現(xiàn)了母核內(nèi)酯環(huán)的構(gòu)建，豐富了香豆素衍生物的多樣化合成。在上述的這些合成方法中Perkin反應(yīng)最經(jīng)典，主要以水楊醛（鄰羥基苯甲醛）與乙酸酐為原料在堿催化的作用下完成香豆素的合成，在中學(xué)階段以香豆素為題材的知識點的考查多以此反應(yīng)為主。

2.涉及香豆素的背景信息試題分析

以香豆素為題材的試題在魯教版教材《有機化學(xué)基礎(chǔ)》[3]中作為練習(xí)題的方式師生已不再陌生，該題設(shè)置問題的方式簡明扼要，對學(xué)生了解有機合成的逆反應(yīng)合成分析具有很高價值。

2.1香豆素的結(jié)構(gòu)鑒定分析

高考考試大綱上明確要求學(xué)生“了解確定有機化合物結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法和物理方法”，近幾年各省市對該方面的要求也進行了考查，這就要求學(xué)生對有機分子中的官能團參與化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)掌握到位。

2.2香豆素及其衍生物的合成

歷年的高考試題中，考查具有重要價值的有機化合物的合成是有機合成與推斷的命題主流。有機化合物的性質(zhì)變化多樣、內(nèi)容相對獨立，這就要求熟練掌握各類有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及相互間的衍生關(guān)系，密切起始反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物之間的聯(lián)系，通過類比、聯(lián)想、知識遷移等方法進行演繹推導(dǎo)，同時注意增強思維的整體性、嚴密性和靈活性。

3.以香豆素為背景的試題考查價值

以天然產(chǎn)物香豆素為背景信息的試題考查，也是高中階段知識的升華與延伸，考查的內(nèi)容和方式可靈活多樣，與高中化學(xué)教學(xué)也有密切聯(lián)系。在試題的命制中可以加入很多考查元素，如氧化、水解、取代反應(yīng)、官能團的保護與去保護、基于碳負離子的C-C鍵的構(gòu)建等，如表1所示。鑒于中學(xué)教學(xué)實際，所考查的香豆素衍生物不能太復(fù)雜，只限于最基本的核心骨架的結(jié)構(gòu)分析。

以上有些反應(yīng)是以信息形式在試題中呈現(xiàn)的，在今后的學(xué)習(xí)中要重視這些陌生的但是常考的內(nèi)容，這樣有利于形成較完整的知識結(jié)構(gòu)而達到能力的提高。

綜上所述，在香豆素及其衍生的合成路線中，除了合成香豆素基本結(jié)構(gòu)單元的反應(yīng)外，在對原料的合成中均是中學(xué)階段涉及的基本反應(yīng)。因此，以香豆素合成反應(yīng)的相關(guān)知識可以考查學(xué)生利用有機化學(xué)基礎(chǔ)對試題中給予的新知識的自學(xué)能力、知識重組與遷移能力及分析問題與解決問題的能力。

參考文獻：

[1]徐任生.天然產(chǎn)物化學(xué)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2004：590.

[2]董社英，李輝，李靖.香豆素衍生物合成研究進展[J].化學(xué)世界，2009，（8）：494.

[3]曹居?xùn)|，等主編.普通高中化學(xué)課程標準實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)（第四版）[M].濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011：106.