高考試題中的藥物化學淺析
——以2017—2022年全國高考卷為例*

李 蕊，李艷妮，張曼妲，楊艷華**，李曼彎**

（1.昆明學院 化學化工學院，云南 昆明 650214；2.蒙自市第一高級中學，云南 蒙自 661100）

藥物化學（Medicinal chemistry）是利用化學的概念和方法發現、確認和開發藥物，從分子水平上研究藥物在體內的作用方式和作用機理的一門學科［1］。藥物多為有機化合物，研究的基礎是有機化學的反應機理和物質結構理論。近幾年藥物化學的研究主要集中在舊藥新用、突出優勢結構、將合成過程簡化等幾個方面。2022年諾貝爾化學獎授予了點擊化學和生物正交方向的研究，表明藥物合成的簡單化已得到更多的關注。自新冠疫情爆發以來，新冠病毒變異產生的變異毒株在全球肆虐，使全球的經濟、生產和生活都受到了很大的影響，社會迫切需要開發廣泛普及的特效藥來控制疫情，由此更能體現出藥物化學在當今社會的重要地位。

在高考試題中引入藥物化學知識點，通過以科普知識、有機合成、有機推斷等方式呈現出來，可以激發學生學習興趣，強化學生學科應用意識，培養中學生“科學態度與社會責任”的核心素養。藥物化學作為有機化學的衍生，涉及到的題目大部分集中于有機化學基礎題，主要考查的是人教版高中化學選擇性必修3《有機化學基礎》考點。常見的考查題型為官能團的名稱、化學反應類型的判斷、書寫化學反應方程式、查找同分異構體的個數、依據題意合成有機物等，涉及到的藥物常以化工合成的產物或中間產物滲透在試題中。在前期工作的基礎上［2-4］，本文通過分析總結高考試題中涉及的藥物化學的題目，給出備考意見，供廣大師生借鑒。

1 近年藥物化學對高考試題的滲析情況

對近六年藥物化學在高考試題中的滲析情況統計見表1。從表1中看出，藥物化學在高考化學中主要考查有機化學基礎中的官能團反應、官能團種類、物質命名、物質分子式和物質結構等。但在2019全國Ⅲ卷19題中，考查的知識點不再局限于有機化學基礎，考查范圍較傳統題型而言有所拓寬，綜合性更強，具有一定的創新性。考查的內容為化學實驗基礎操作、物質分離提純的方法等。可以看出，高考試題中，藥物化學考查方式和題型更加地多樣化，需要學生引起足夠的重視。

2 高考試題與藥物化學的融合

2.1 化學實驗基本方法

由表1可知，近六年藥物化學在高考試題中考查化學實驗基本方法的題目，只考查過一次，為2019年全國Ⅲ卷第27題。

【例1】 （2019年全國Ⅲ卷，第27題第（2）、（5）題）乙酰水楊酸（阿司匹林）是目前常用藥物之一。實驗室通過水楊酸進行乙酰化制備阿司匹林的一種方法如下：

實驗過程：在100mL錐形瓶中加入水楊酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分搖動使固體完全溶解。緩慢滴加0.5 mL濃硫酸后加熱，維持瓶內溫度在70℃左右，充分反應。稍冷后進行如下操作：

①在不斷攪拌下將反應后的混合物倒入100mL冷水中，析出固體，過濾。

②所得結晶粗品加入50mL飽和碳酸氫鈉溶液，溶解、過濾。

③濾液用濃硫酸酸化后冷卻、過濾得固體。

④固體經純化得白色的乙酰水楊酸晶體5.4 g。

（2）下列玻璃儀器中，①中需要使用的有BD（填標號），不需要使用的有分液漏斗、容量瓶（填名稱）。

（5）④采用的純化方法為重結晶。

【解題分析】本題以乙酰水楊酸的制備方法為主體。其制備涉及到的反應為酯化反應，原理為羥基上的氫被乙酰基所取代生成酯基，從而制得乙酰水楊酸。加入濃硫酸的作用：第一是用作吸水劑，除去反應產生的水，提高酯的產率；第二是作為催化劑增強羰基碳的親電性，使反應向正向移動；第三是抑制水楊酸羥基和羧基間氫鍵的產生，使酰化反應順利進行。使用加熱的目的是為了讓乙酸乙酯蒸出，通過減少生成物的濃度來促使反應正向進行，到達加快反應速率的目的。但溫度也不能過高，應該控制在70℃左右，不然會增加副產物水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酸水楊酯和一些聚合物的產生。酯化反應不能使反應物完全轉化為生成物，所以題目中涉及到的方程式只能用可逆符號。根據計算出的反應物的物質的量，可以得出醋酸酐過量，反應過后醋酸酐還有剩余。所以初步制取出的乙酰水楊酸粗品中含有的雜質為未反應完的醋酸酐、水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酸水楊酯和一些聚合物。第①步加入冷水讓乙酰水楊酸的溶解度降低（除去醋酸酐），從而加快乙酰水楊酸的析出。第②步加入碳酸氫鈉使乙酰水楊酸溶解，從而除去其他不溶的雜質（水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酸水楊酯和一些聚合物）。第③步加入硫酸酸化，將乙酰水楊酸鈉轉化為乙酰水楊酸。第④步純化固體得到純的乙酰水楊酸。

第（2）題涉及到的考點為常用化學儀器的識別使用，知識點來自于人教版高中化學必修1（2004版）第一章第一節“化學實驗基本方法”，題目中步驟①中盛放100mL冷水需要的玻璃儀器為燒杯，用于固液分離的操作是過濾，需要的玻璃儀器為漏斗和玻璃棒。而且可供選擇的玻璃儀器只有燒杯和漏斗，因此此題答案為BD。題目中給出的另外兩種儀器分別為分液漏斗和容量瓶，分液漏斗用于分液、萃取和向反應裝置中滴加液體等操作，容量瓶則用于精確配置一定物質的量濃度的溶液。要想準確的解答題目，必須要掌握每種儀器的使用。

第（5）題涉及到的考點為化學實驗的基本操作，知識點來自于高中化學必修1（2004版）第一章第一節“化學實驗基本方法”。高中化學常見的分離提純方法一共有10種，分別為結晶和重結晶、蒸餾提純、過濾法、升華法、萃取法、溶解法、增加法（將雜質轉化為所需物質。例如，CO2中含有CO雜質，可以選取通入氧氣氧化的方法，將CO雜質轉化為所需的CO2）、吸收法（將混合氣體中的雜質氣體用化學試劑吸收除去。例如，O2中含有CO2雜質，可以將混合氣體通入新制的澄清石灰水中，去除CO2雜質）、轉化法（兩種物質難以分離，借助化學試劑轉化進行分離。例如，MgCl2和AlCl3混合溶液，想要將兩種溶液進行分離，首先要加入過量NaOH 溶液，其次將反應產生的Mg（OH）2和NaAlO2通過過濾分離開，最后加稀鹽酸酸化進行還原）和層析法。分離提純應該遵循的原則為“不增不減，易分復原”。此題乙酰水楊酸的溶解度隨著溫度的改變變化很大，所以純化方式選擇重結晶。想要解決此類問題，需要掌握好分離提純的各種方法。

【藥物知識拓展】心腦血管疾病一直是造成我國人口死亡的原因之一。有實踐證明，阿司匹林可以用來預防動脈粥樣硬化性心血管疾病（ASCVD）。2019年8月，中華心血管病雜志網絡版發表的《2019阿司匹林在心血管疾病一級預防中的應用中國專家共識》，結合中國國情，提出將阿司匹林運用在臨床醫療上，對心血管疾病的一級預防有重要的意義［5］。

阿司匹林的主要官能團為羧基和酯基。涉及的反應如下（需要學生關注反應物和生成物的物理性質、化學性質、反應的類型和條件，以及反應涉及的操作與儀器）：

①加成反應：阿司匹林中因含有苯環，可與3mol的氫氣發生反應。

②水解反應：阿司匹林中含有酯基和羧基，在稀酸催化下酯基能產生醇和羧酸，而在堿性水解條件下，酯基水解為酚鈉和羧酸鈉，羧基和氫氧化鈉反應生成羧酸鈉，兩種條件下水解反應條件都溫和。

③酯化反應：阿司匹林中含有的羧基可以與醇在酸的催化下生成酯，但需要在加熱和催化劑的條件下才可以進行反應。

藥物化學關于化學實驗基本方法，主要考查的知識點為實驗儀器的選用和分離提純方法的選取，考查內容相對簡單。

2.2 物質命名和分子式

由表1可知，在近六年高考試題涉及到藥物化學的題目中，關于有機化合物命名和分子式書寫的知識，除了2020山東卷、2019年全國Ⅲ卷（27）和2019年北京卷外，均有考查。

【例2】 （2017年全國Ⅲ卷，第36題第（1）和（4）題）氟他胺G是一種可用于治療腫瘤的藥物。實驗室由芳香烴A制備G的合成路線如下：

（1）C的化學名稱是三氟甲苯。（4）G的分子式為C11H11F3N2O3。

【解題分析】本題以氟他胺的合成路線為主體。以A甲苯為原料，通過取代反應和還原反應合成最終產物G氟他胺，反應物A首先通過取代反應引入三氟甲基和硝基，形成中間體D。其中第一步采用光照條件是為了產生氯自由基奪走烷基上的氫原子，形成三氯甲基，第二步加入極性溶劑DMSO是為了促進氟原子對氯原子的取代，形成三氟甲基。之所以不用氟氣直接光照進行取代反應制取三氟甲基，是因為氟氣的氧化性極強，可以直接與有機物發生氧化還原反應，將有機物碳化；第三步通過取代反應引入硝基；第四步進行還原反應將硝基還原為氨基，再通過取代反應引入肽鍵和硝基，引入肽鍵時加入的吡啶為偶極溶劑，促進肽鍵的形成，具有催化作用。

第（1）題和第（4）題涉及到的考點為有機物的分類和有機物的結構，此知識點來自于人教版高中化學選修5（2004版）《有機化學基礎》第一章第一節“有機化合物的分類”和第二節“有機化合物的結構特點”。第（1）題考查的是學生對于有機化合物命名規則的掌握情況，首先觀察C的結構，可以看出C的結構與甲苯很相似，然后分析它的結構是甲苯甲基上的所有氫被氟原子取代，所以命名為三氟甲苯。第（4）題考查學生結構式和分子式之間轉化的能力。直接數出每種原子的個數，就可以得到化學式的答案為C11H11F3N2O3。需要注意碳的四價原則。

【藥物知識拓展】前列腺癌的高發地區為歐洲，但近幾年國內的前列腺癌的患病率也在逐漸升高。氟他胺在治療前列腺癌方面不僅療效好，而且副作用相對其他同類藥物低。氟他胺自身沒有激素活性，對心血管沒有刺激的作用［6］。藥物的作用機理是氟他胺進入腫瘤細胞的細胞核，并與核蛋白結合，從而抑制腫瘤細胞的生長。

氟他胺中主要的官能團為硝基，鹵素原子和肽鍵，涉及的反應主要由這些官能團決定。

①還原反應：氟他胺中的硝基與鹽酸在鐵的催化下反應生成氨基。

②加成反應：氟他胺中因含有苯環和硝基，苯環能與氫氣發生加成反應，硝基會被氫氣還原為氨基。

③水解反應：肽鍵在稀酸條件下能發生水解反應生成氨基和羧基，鹵素原子也能發生水解反應，生成醇（這里由于鹵素所連α碳和β碳上沒有氫，所以不能發生消去反應）；在堿性條件下，肽鍵能水解生成氨基和羧酸鈉。

2017年全國Ⅱ卷、2017年全國Ⅲ卷、2018年海南卷、2019年全國Ⅲ卷（36）、2021年全國乙卷和2022年海南卷考查了芳香化合物的命名；2021年河北卷考查了苯同系物的命名；2019年海南卷、2019年全國Ⅲ卷（36）、2020年浙江卷一月、2022年浙江卷六月和2022年全國乙卷考查了通過結構簡式推出分子式。由此可知，物質命名的考查方式主要是通過結構簡式和官能團推斷命名，考查內容多為苯的同系物和芳香化合物的命名。而物質分子式的考查方式全為通過結構簡式書寫分子式。

2.3 官能團的種類和反應

由表1可知，在近六年高考試題涉及到藥物化學的題目中，關于官能團的種類和反應的知識，除了2019年全國Ⅲ卷（27）外，均有考查。

【例3】（2019年海南卷，第18-Ⅱ題第（1）和（2）題）奧沙拉秦是曾用于治療急、慢性潰瘍結腸炎的藥物，其由水楊酸為起始物的合成路線如下：

（1）由水楊酸制備X的反應類型為取代反應／酯化反應。

（2）若將奧沙拉秦用HCl酸化后，分子中含氧官能團的名稱為羧基、（酚）羥基。

【解題分析】本題以水楊酸制備奧沙拉秦的流程為基礎。水楊酸為反應原料，通過酯化反應、還原反應、重氮反應、Griess偶聯反應和水解反應制備奧沙拉秦。首先通過酯化反應保護苯環上的羧基，防止它與羥基和氨基進行分子間的反應，然后通過取代反應引入硝基，將其通過反應還原為氨基；再通過取代和重氮反應制備重氮鹽，進行偶聯反應；最后經水解反應，還原回羧酸鈉和酚羥基。涉及到的考點為有機物的化學性質及其分類，位于人教版高中化學選修5（2004版）《有機化學基礎》第三章第三節“羧酸酯”和第一章第一節“有機化合物的分類”。第（1）題考查學生對官能團相關反應的掌握程度。水楊酸與甲醇反應屬于酸和醇之間的反應，即羧基和羥基之間脫水生成酯基，所以由水楊酸制備X的反應為酯化反應，也可以叫取代反應，綜上所述，這一空既可以填取代反應也可以填酯化反應。第（5）題考查的是官能團的反應及其名稱的掌握情況。未加酸之前，奧沙拉秦中的含氧官能團為羥基。加入鹽酸后，羥基不與鹽酸反應；但因為奧沙拉秦中還含有羧酸鈉基團會與鹽酸反應生成羧基，所以用鹽酸酸化后分子中含有的含氧官能團為羧基和羥基。

【藥物化學知識拓展】奧沙拉秦是治療潰瘍性結腸炎的主要治療藥物，因其毒性弱，可用于長期的臨床治療［7］。奧沙拉秦是由兩分子的5-氨基水楊酸偶合而成，5-氨基水楊酸是治療潰瘍性結腸炎的有效成分，可減輕腸粘膜水腫，發揮抗炎作用。5-氨基水楊酸也稱為美沙拉秦，美沙拉秦可以作用在腸中各個部位，卻沒有針對性，而奧沙拉秦要與結腸中的細菌反應后，才能釋放出5-氨基水楊酸作用于病變部位，所以它在治療潰瘍性結腸炎上的效果優于美沙拉秦。

奧沙拉秦中主要的官能團為酚羥基，能發生的反應如下。

①和金屬鈉反應：生成酚鈉和氫氣。

②酯化反應：奧沙拉秦中的酚羥基能與酸反應生成酯和水。

③水解反應：羧酸鈉能水解生成羧酸和氫氧化鈉。

④顯色反應：奧沙拉秦中含有的羥基為酚羥基與三氯化鐵發生特征顯色反應。

⑤與碳酸鈉反應：酚羥基具有一定的酸性，但它酸性比碳酸弱，所以與碳酸鈉反應時只能生成碳酸氫鈉，而無法生成碳酸。

官能團的種類和反應的考查為：官能團的種類、反應類型、反應條件、反應方程式的書寫和合成路線。2018年海南卷、2018年江蘇卷、2019年北京卷、2019年全國Ⅲ卷、2019年海南卷、2021年全國乙卷和2022年浙江卷考查了官能團的種類，羰基、羥基、羧基為常考官能團；除了2019北京卷之外，高考試題均考查了反應類型，常考內容為取代反應；除了2017年全國Ⅱ卷、2018年海南卷、2019年北京卷、2019年海南卷、2021年全國乙卷和2022年全國乙卷外，其他試題均以合成路線的方式考查了官能團的反應；2017年全國Ⅲ卷、2019年海南卷、2020年浙江卷七月和2022年山東卷考查了反應的條件，常考內容為酯化反應所需條件。

2.4 物質結構的推測

由表1可知，在近六年高考試題涉及到藥物化學的題目中，關于物質結構推斷的知識，與官能團的種類和反應的知識考查情況相同，除了2019年全國Ⅲ卷（27）外，均有考查。

【例4】（2017年全國Ⅱ卷，第36題第（6）題）化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體，一種合成G的路線如下：

已知以下信息：

①A的核磁共振氫譜為單峰；B的核磁共振氫譜為三組峰，峰面積比為6∶1∶1。

②D的苯環上僅有兩種不同化學環境的氫，1mol D可與1mol NaOH或2 mol Na反應。

【解題分析】本題以乙醛制備比索洛爾的流程為命題骨架，乙醛為反應原料，通過加成反應和取代反應制備比索洛爾中間體。具體過程為：首先通過加成開環反應制得C物質，再通過取代反應合成E物質；其次經開環加成由E合成F物質；最后再通過取代反應合成最后的比索洛爾中間體。涉及到的考點為有機物的結構特點及同分異構體，位于人教版高中化學選修5（2004版）《有機化學基礎》第一章第二節“有機化合物的結構特點”。因為L與D為同分異構體，所以L與D的分子式相同。計算不飽和度，可得到其不飽和度為4，且L含有7個碳，判斷L中含有苯環和一個甲基，并根據有機物L遇到三氯化鐵發生顯色反應可知L中含有羥基，再結合1mol L可以與2mol Na2CO3反應，可推導出L中含有兩個羥基。進而得出L苯環上有兩個羥基和一個甲基。結合核磁共振氫譜圖四組峰，峰面積比為3∶2∶2∶1，可以確定L的兩種結構。此題考查了學生根據化學計量關系推斷分子結構的能力、對特殊反應掌握的情況和核磁數據的分析應用的能力。

【藥物化學知識拓展】比索洛爾主要用于一些心臟類疾病的治療，尤其是對心率過快的高血壓患者，療效更好。藥物的作用機理是通過選擇性阻斷β1受體與腎上腺素的結合發揮作用［6］。

比索洛爾中主要的官能團為羥基、醚鍵和仲胺基。與 官 能 團 相 關 的 反 應 如 下 （其 中：R1＝CH2OC2H4OCH（CH3）2）：

①與金屬鈉反應，生成醇鈉。

②酯化反應：比索洛爾中含有羥基，與羧酸在催化劑加熱的條件下反應生成酯。

③加成反應：比索洛爾中含有苯環，與氫氣會發生加成反應。

④消去反應：比索洛爾中含有羥基，且羥基相連β碳上有氫，所以可以發生消去反應。條件為濃硫酸和加熱。

⑤取代反應：比索洛爾中含有羥基可以與鹵化氫反應。

物質結構推斷的考查類型為：結構簡式和同分異構體的書寫。結構簡式的考查方式多為根據分子式和反應特點推斷出結構簡式。同分異構體的考查，經常出現于物質結構推斷的題型中，結合所給特殊反應和核磁共振氫譜的信息，推斷同分異構體的數目。

3 解題策略

3.1 審題

閱讀題目要認真仔細，學會并養成快速提取相關知識點的習慣，注意力主要聚焦于分子結構、反應條件和譜圖信息，這樣可以更好地抓住重點，理清思路，找準突破口。

3.2 梳理信息，尋找解題突破口

高考中題型無論如何變化，考查的知識點都是相對固定的，這就要求學生多練多記多總結，學會舉一反三，觸類旁通，通過思維遷移，巧用舊知識解決新問題。在高考試題中，涉及到藥物化學的解題突破口有以下幾點：

①根據反應所給條件及物質變化推斷出反應物或生成物的官能團。例如：當反應條件為O2／Cu或Ag時，立刻判斷該反應常為醇的催化氧化或醛的催化氧化，進一步推斷出反應物含有羥基或醛基，生成物含有醛基或羧基。

②根據特殊現象推斷出物質的官能團。例如：當某物質遇氯化鐵顯紫色時，說明該物質中含有酚羥基；若與銀氨溶液發生銀鏡反應，則含有醛基。

③根據生成物的結構判斷反應物的官能團位置。例如，根據酯基的結構來判斷反應物羥基和羧基的位置；根據消去反應的碳碳雙鍵位置來判斷羥基或鹵素原子的位置等。

3.3 結構分析確定

在有機化學基礎部分考查的內容一般分為結構簡式，分子式，物質命名，查找同分異構體，官能團的種類，反應類型，反應方程式和合成路線書寫幾種題型［8］。

除了判斷同分異構體外，其他的題型都可以通過流程推斷來解決。涉及同分異構體的題型是有機化學基礎中的一大難點。尋找一個物質的同分異構體，分為以下幾個步驟：

①寫出分子式；

（其中：C、N和H分別代表有機物中碳、氮和氫原子的個數）

③根據元素種類和不飽和度推斷所含官能團。

不飽和度等于0：含有羥基和醚基。

一個不飽和度：物質中不含氧，則結構中可能含有一個碳碳雙鍵或一個脂肪環（如三元環、四元環、五元環、六元環等）；含氧結構中可能含有一個羰基、一個醛基、一個羧基或一個酯基。

兩個不飽和度：化合物結構中可能含有碳碳三鍵、兩個碳碳雙鍵、一個碳碳雙鍵和一個脂肪環（如三元環、四元環、五元環、六元環等）、一個醛基和一個羧基、一個酯基和一個羧基或一個羰基和一個脂肪環 （如三元環、四元環、五元環、六元環等）等等。

不飽和度大于4且含有6個及以上碳的有機物，可能含有苯環，但需要注意苯環不屬于官能團。

④根據同分異構體的碳鏈異構，官能團種類異構和官能團位置異構，結合題目所給條件，書寫同分異構體。

4 藥物化學在高考試題中體現的價值

4.1 弘揚中醫藥文化提高民族自信

中醫藥學是我國各民族傳統醫學共同的結晶，是寶貴的物質文化遺產和精神文化傳承。有時西醫無法解決的疾病，卻能通過中草藥調理治療。2018年江蘇卷第17題中，試題以生活中常見的中草藥丹參作為線索，用合成丹參醇的流程為試題內容，通過介紹高考試題中涉及的中藥知識，幫助學生了解中醫藥學，增強學生的民族自豪感。

4.2 培養學生的學科核心素養

化學是一門極具探索性的學科，旨在培養學生動手實踐能力，科學思維能力，創新能力和知識的應用能力。高考試題中引入應用廣泛的藥物分子進行題型設計，不僅可以幫助學生檢測學習的效果，而且還能幫助學生了解國際前沿科技動態，培養學生的學科核心素養。

2019年全國Ⅲ卷第36題涉及到用獲得諾貝爾獎的Heck反應改良合成氧化白藜蘆醇的方法。Heck反應相比于原來的方法極大地提高了產量，簡化了流程，使氧化白藜蘆醇在生產生活中能得到大量的利用，拓寬了它在醫療方面的應用［9］。2019年全國Ⅲ卷將國際前沿科技編寫到高考試題中，開闊學生的眼界，讓學生不再局限于眼前書本的知識，而是通過知識了解國內外的科技成果，培養了學生科學探究與創新意識的核心素養。

4.3 培養學生的社會責任感

藥物化學通過對藥物的研究，解決了許多威脅人類生命健康的問題。例如，近幾年抑郁癥患者增多，并且患者年齡逐漸低齡化，國家越來越關注青少年抑郁癥這一心理問題。2021年全國乙卷第36題涉及到治療焦慮抑郁癥的藥物——鹵沙唑侖，將社會熱點問題編寫到高考試題中，足以證明藥物化學對社會的重要貢獻。教師應該注重結合藥物化學在現實生活的應用，培養學生強烈的社會責任感。

5 結語

綜上所述，藥物化學在2017—2022年高考試題中的考查題型基本不變，大多集中在有機基礎大題。本文通過分析高考試題中藥物化學的考查情況，拓展相關藥物的知識和化學反應，總結出解題策略，為學生備考藥物化學相關題型提出建議；并總結出藥物化學在高考試題中的價值，運用到課堂教學中，提高學生的民族自信，培養化學學科的核心素養和社會責任感，使學生成為對社會有貢獻的人。