以香豆素工业合成构建的信息拓展试题研究

计从斌

摘 要： 文章介绍了天然产物香豆素的结构、合成应用，回顾了近年来高考试题及其各地模拟题以香豆素为背景的有机化学中涉及的化学反应，分析了与香豆素合成与推断的相关有机反应的考查价值。

关键词： 香豆素 水杨醛 有机合成 试题分析

有机合成与推断是目前高考中主要的考查模块，通过该题型的考查方式能考查学生对有机化合物的结构与性质模块知识点的融会贯通能力。纵观近几年的高考与各地模拟试题，对天然产物和药物合成的考查几乎每年出现，现以关于香豆素合称为例进行介绍。

1.香豆素及其合成方法简介

香豆素及其衍生物是天然产物中一类重要的化合物，因具有多种生物活性及药理活性引起了天然药物化学家的极浓厚的兴趣。首个天然香豆素（coumarin）是由Vogel在1820年从圭亚那的零陵香豆（即黄香草木樨）中获得的[1]。

香豆素的最基本结构单元为苯并α-吡喃酮，可当做顺式邻羟基桂皮酸脱水形成的内酯。据生物合成途径发现大部分的香豆素母核上常有羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等取代基。

香豆素的化学合成方法众多，如Perkin反应、Knoevengol缩合、Ponndorf反应、Wittig反应、Pechmann反应、Houben-Hoesch反应、Baylis-Hillman反应、Vilsmeier-Haack反应等，其中有些方法在经历了几十年甚至上百年的试验后，在现代香豆素合成中仍然扮演着重要角色，这些方法操作简便、仪器试剂条件易行、反应快捷、应用范围广泛[2]。近年来，科学家们发展了利用过渡金属催化的方法高效实现了母核内酯环的构建，丰富了香豆素衍生物的多样化合成。在上述的这些合成方法中Perkin反应最经典，主要以水杨醛（邻羟基苯甲醛）与乙酸酐为原料在碱催化的作用下完成香豆素的合成，在中学阶段以香豆素为题材的知识点的考查多以此反应为主。

2.涉及香豆素的背景信息试题分析

以香豆素为题材的试题在鲁教版教材《有机化学基础》[3]中作为练习题的方式师生已不再陌生，该题设置问题的方式简明扼要，对学生了解有机合成的逆反应合成分析具有很高价值。

2.1香豆素的结构鉴定分析

高考考试大纲上明确要求学生“了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法”，近几年各省市对该方面的要求也进行了考查，这就要求学生对有机分子中的官能团参与化学反应的性质掌握到位。

2.2香豆素及其衍生物的合成

历年的高考试题中，考查具有重要价值的有机化合物的合成是有机合成与推断的命题主流。有机化合物的性质变化多样、内容相对独立，这就要求熟练掌握各类有机物的组成、结构、性质及相互间的衍生关系，密切起始反应物、中间产物、最终产物之间的联系，通过类比、联想、知识迁移等方法进行演绎推导，同时注意增强思维的整体性、严密性和灵活性。

3.以香豆素为背景的试题考查价值

以天然产物香豆素为背景信息的试题考查，也是高中阶段知识的升华与延伸，考查的内容和方式可灵活多样，与高中化学教学也有密切联系。在试题的命制中可以加入很多考查元素，如氧化、水解、取代反应、官能团的保护与去保护、基于碳负离子的C-C键的构建等，如表1所示。鉴于中学教学实际，所考查的香豆素衍生物不能太复杂，只限于最基本的核心骨架的结构分析。

以上有些反应是以信息形式在试题中呈现的，在今后的学习中要重视这些陌生的但是常考的内容，这样有利于形成较完整的知识结构而达到能力的提高。

综上所述，在香豆素及其衍生的合成路线中，除了合成香豆素基本结构单元的反应外，在对原料的合成中均是中学阶段涉及的基本反应。因此，以香豆素合成反应的相关知识可以考查学生利用有机化学基础对试题中给予的新知识的自学能力、知识重组与迁移能力及分析问题与解决问题的能力。

参考文献：

[1]徐任生.天然产物化学（第二版）[M].北京：科学出版社，2004：590.

[2]董社英，李辉，李靖.香豆素衍生物合成研究进展[J].化学世界，2009，（8）：494.

[3]曹居东，等主编.普通高中化学课程标准实验教科书·有机化学基础（第四版）[M].济南：山东科学技术出版社，2011：106.