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生物化學(xué)藥物合成路徑知識(shí)測(cè)試卷姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名,身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目,在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.生物化學(xué)藥物合成的常用方法包括:
A.酶催化反應(yīng)
B.化學(xué)合成法
C.生物合成法
D.以上都是
2.以下哪個(gè)物質(zhì)是生物活性藥物的前體?
A.脂肪酸
B.蛋白質(zhì)
C.核酸
D.糖類
3.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,哪種方法可以用于提高產(chǎn)物的純度?
A.溶劑萃取
B.膜分離
C.超濾
D.以上都是
4.以下哪種物質(zhì)是生物化學(xué)藥物合成中的關(guān)鍵中間體?
A.酶
B.氨基酸
C.糖
D.核苷酸
5.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,哪種方法可以用于降低副反應(yīng)?
A.反應(yīng)溫度控制
B.反應(yīng)時(shí)間控制
C.催化劑選擇
D.以上都是
6.以下哪種方法可以用于生物化學(xué)藥物的分離純化?
A.色譜法
B.電泳法
C.超濾法
D.以上都是
7.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,哪種方法可以用于提高產(chǎn)物的穩(wěn)定性?
A.熱處理
B.冷處理
C.光照處理
D.以上都是
8.以下哪種物質(zhì)是生物化學(xué)藥物合成中的常用溶劑?
A.水
B.乙醇
C.丙酮
D.以上都是
答案及解題思路:
1.答案:D
解題思路:生物化學(xué)藥物的合成包括酶催化反應(yīng)、化學(xué)合成法和生物合成法,因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
2.答案:B
解題思路:蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物活性藥物的主要成分,因此它是生物活性藥物的前體。
3.答案:D
解題思路:提高產(chǎn)物純度的方法包括溶劑萃取、膜分離和超濾,因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
4.答案:B
解題思路:氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位,也是生物化學(xué)藥物合成中的關(guān)鍵中間體。
5.答案:D
解題思路:降低副反應(yīng)可以通過(guò)反應(yīng)溫度控制、反應(yīng)時(shí)間控制和催化劑選擇等多種方法實(shí)現(xiàn),因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
6.答案:D
解題思路:生物化學(xué)藥物的分離純化可以通過(guò)色譜法、電泳法和超濾法等多種方法實(shí)現(xiàn),因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
7.答案:D
解題思路:提高產(chǎn)物穩(wěn)定性的方法包括熱處理、冷處理和光照處理等多種方法,因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
8.答案:D
解題思路:水、乙醇和丙酮都是生物化學(xué)藥物合成中常用的溶劑,因此選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。
:二、填空題1.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的合成方法有______、______、______等。
答案:多肽合成、寡糖合成、核苷酸合成
解題思路:根據(jù)生物化學(xué)藥物合成的不同類型,多肽合成、寡糖合成和核苷酸合成是三種常見(jiàn)的合成方法。
2.生物化學(xué)藥物合成中的關(guān)鍵中間體是______。
答案:前體
解題思路:在生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,前體是合成路徑的中間產(chǎn)物,通常是反應(yīng)的關(guān)鍵。
3.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的分離純化方法有______、______、______等。
答案:色譜法、結(jié)晶法、超濾
解題思路:分離純化是合成過(guò)程中的重要步驟,色譜法、結(jié)晶法和超濾是常用的方法。
4.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的催化劑是______。
答案:酶
解題思路:在生物化學(xué)藥物合成中,酶作為生物催化劑,能夠高效促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
5.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的溶劑有______、______、______等。
答案:水、乙腈、DMF
解題思路:溶劑的選擇對(duì)合成反應(yīng)有很大影響,水、乙腈和DMF是常用的有機(jī)和無(wú)機(jī)溶劑。三、判斷題1.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,酶催化反應(yīng)具有高效、選擇性好、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。()
答案:√
解題思路:酶催化反應(yīng)是生物化學(xué)藥物合成中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),酶具有高度的特異性和催化效率,能夠在溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng),從而減少副產(chǎn)物的,提高產(chǎn)物的純度和產(chǎn)率。
2.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,化學(xué)合成法具有反應(yīng)條件可控、產(chǎn)物純度高、合成路徑明確等優(yōu)點(diǎn)。()
答案:√
解題思路:化學(xué)合成法在生物化學(xué)藥物合成中占有重要地位,通過(guò)精確控制反應(yīng)條件,可以獲得高純度的產(chǎn)物,并且合成路徑明確,便于研究和發(fā)展。
3.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,生物合成法具有原料來(lái)源豐富、合成路徑自然等優(yōu)點(diǎn)。()
答案:√
解題思路:生物合成法利用生物體自身的合成機(jī)制,原料來(lái)源廣泛,且合成路徑自然,符合生物體內(nèi)代謝過(guò)程,具有環(huán)保和可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)。
4.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的分離純化方法有溶劑萃取、膜分離、超濾等。()
答案:√
解題思路:分離純化是生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中的關(guān)鍵步驟,溶劑萃取、膜分離和超濾等方法都是常用的分離純化技術(shù),能夠有效地從混合物中分離出目標(biāo)產(chǎn)物。
5.生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的催化劑有酶、氨基酸、糖等。()
答案:×
解題思路:在生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,常用的催化劑主要是酶,它們具有高度的特異性和催化效率。而氨基酸和糖通常不是催化劑,它們?cè)诤铣蛇^(guò)程中作為底物或反應(yīng)物參與反應(yīng)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的合成方法及其特點(diǎn)。
多肽合成法:通過(guò)肽鍵的形成連接氨基酸,形成多肽鏈。特點(diǎn):反應(yīng)條件溫和,可控制氨基酸序列。
蛋白質(zhì)工程法:通過(guò)基因修飾或蛋白質(zhì)重組來(lái)合成具有特定功能的蛋白質(zhì)。特點(diǎn):可設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu),滿足特定需求。
酶催化合成法:利用酶的催化作用,將底物轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物。特點(diǎn):高效、環(huán)保、條件溫和。
發(fā)酵法:利用微生物發(fā)酵作用,合成代謝產(chǎn)物。特點(diǎn):成本低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高。
2.簡(jiǎn)述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的分離純化方法及其原理。
結(jié)晶法:利用藥物在溶劑中的溶解度差異,將藥物從溶液中析出。原理:通過(guò)改變溫度或溶劑,使藥物過(guò)飽和,析出結(jié)晶。
凝膠過(guò)濾法:根據(jù)分子大小或形狀,將混合物中的組分分離。原理:利用凝膠的多孔結(jié)構(gòu),不同大小分子在凝膠中滯留時(shí)間不同。
離子交換法:根據(jù)藥物分子帶電荷的差異,進(jìn)行分離。原理:通過(guò)離子交換樹脂吸附帶相反電荷的藥物,實(shí)現(xiàn)分離。
高效液相色譜法(HPLC):根據(jù)藥物在固定相和流動(dòng)相中的分配系數(shù)差異,進(jìn)行分離。原理:通過(guò)高壓泵將溶劑和樣品混合,通過(guò)固定相分離不同成分。
3.簡(jiǎn)述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的催化劑及其作用。
酶催化劑:利用酶的催化作用,提高反應(yīng)速率。作用:降低反應(yīng)活化能,加快反應(yīng)速度。
金屬催化劑:利用金屬的催化作用,提高反應(yīng)效率。作用:提供活性中心,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
有機(jī)催化劑:利用有機(jī)化合物的催化作用,提高反應(yīng)活性。作用:改變反應(yīng)機(jī)理,降低反應(yīng)能壘。
4.簡(jiǎn)述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的溶劑及其特點(diǎn)。
水:常用溶劑之一,具有良好的溶解能力和生物相容性。特點(diǎn):溶解性好,易于純化。
有機(jī)溶劑:如乙腈、甲醇等,具有良好的溶解能力和選擇性。特點(diǎn):溶劑沸點(diǎn)較低,易于蒸發(fā)和回收。
離子液體:具有低蒸汽壓、良好的溶解能力等特點(diǎn)。特點(diǎn):環(huán)境友好,可在低溫下使用。
答案及解題思路:
1.答案:多肽合成法、蛋白質(zhì)工程法、酶催化合成法、發(fā)酵法。
解題思路:根據(jù)生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的合成方法,列出各類方法及其特點(diǎn)。
2.答案:結(jié)晶法、凝膠過(guò)濾法、離子交換法、高效液相色譜法。
解題思路:根據(jù)生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的分離純化方法,列出各類方法及其原理。
3.答案:酶催化劑、金屬催化劑、有機(jī)催化劑。
解題思路:根據(jù)生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的催化劑,列出各類催化劑及其作用。
4.答案:水、有機(jī)溶劑、離子液體。
解題思路:根據(jù)生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中常用的溶劑,列出各類溶劑及其特點(diǎn)。五、論述題1.論述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中酶催化反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)及局限性。
酶催化反應(yīng)的優(yōu)勢(shì):
高效性:酶的催化活性通常比無(wú)機(jī)催化劑高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
專一性:酶對(duì)其底物具有高度的特異性,有利于合成路徑的精確控制。
溫和條件:酶催化反應(yīng)通常在生理?xiàng)l件下進(jìn)行,如常溫、常壓和中等pH值,這有利于保護(hù)生物分子的活性。
環(huán)境友好:酶催化反應(yīng)通常具有低能耗、低污染的特點(diǎn)。
酶催化反應(yīng)的局限性:
酶的穩(wěn)定性和壽命:酶容易受到環(huán)境因素的影響,如溫度、pH值和化學(xué)物質(zhì)的影響,導(dǎo)致活性下降。
底物范圍有限:某些酶可能只對(duì)特定底物有效,限制了合成路徑的多樣性。
酶的純化和表達(dá):酶的純化過(guò)程復(fù)雜且成本高,同時(shí)酶的表達(dá)往往需要特定的宿主細(xì)胞系統(tǒng)。
2.論述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中化學(xué)合成法與生物合成法的優(yōu)缺點(diǎn)比較。
化學(xué)合成法的優(yōu)點(diǎn):
操作簡(jiǎn)單:通常涉及簡(jiǎn)單的有機(jī)合成步驟。
原料廣泛:可以使用多種有機(jī)化學(xué)品作為原料。
產(chǎn)品易于控制:可以通過(guò)調(diào)整反應(yīng)條件來(lái)控制產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和純度。
化學(xué)合成法的缺點(diǎn):
復(fù)雜性:合成路徑可能非常復(fù)雜,需要多個(gè)步驟。
副產(chǎn)物多:可能產(chǎn)生多種副產(chǎn)物,需要額外的純化步驟。
環(huán)境問(wèn)題:有機(jī)合成過(guò)程中可能產(chǎn)生有害廢物。
生物合成法的優(yōu)點(diǎn):
底物天然:使用天然底物,減少了化學(xué)合成中的步驟。
環(huán)境友好:生物合成過(guò)程更加環(huán)保,副產(chǎn)物較少。
生產(chǎn)效率高:可以利用生物催化劑的高效性。
生物合成法的缺點(diǎn):
成本較高:生物催化劑的獲取和表達(dá)可能成本較高。
工藝復(fù)雜:可能需要復(fù)雜的發(fā)酵和培養(yǎng)過(guò)程。
質(zhì)量控制困難:生物合成的質(zhì)量控制可能比化學(xué)合成更加困難。
3.論述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中分離純化方法的選擇依據(jù)。
分離純化方法的選擇依據(jù)包括:
目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì):如分子量、溶解度、極性等。
分離過(guò)程的效率:包括分離的速率和純度。
經(jīng)濟(jì)成本:包括設(shè)備、材料和操作成本。
環(huán)境影響:選擇對(duì)環(huán)境影響較小的分離方法。
操作條件:考慮操作的安全性、穩(wěn)定性等因素。
4.論述生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中催化劑選擇的重要性。
催化劑選擇的重要性體現(xiàn)在:
提高反應(yīng)速率:選擇合適的催化劑可以顯著提高反應(yīng)速率,縮短合成時(shí)間。
降低反應(yīng)能壘:催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)在較低的溫度和壓力下進(jìn)行。
提高產(chǎn)率:合適的催化劑可以提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率,減少副產(chǎn)物的。
降低成本:使用高效的催化劑可以減少原料和能源的消耗,降低整體合成成本。
答案及解題思路:
答案解題思路內(nèi)容。
1.答案:酶催化反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)在于高效性、專一性、溫和條件和環(huán)境友好;局限性在于酶的穩(wěn)定性和壽命、底物范圍有限以及酶的純化和表達(dá)困難。
解題思路:首先列舉酶催化反應(yīng)的優(yōu)勢(shì),然后分析其局限性,結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
2.答案:化學(xué)合成法優(yōu)點(diǎn)包括操作簡(jiǎn)單、原料廣泛、產(chǎn)品易于控制;缺點(diǎn)包括復(fù)雜性、副產(chǎn)物多、環(huán)境問(wèn)題。生物合成法優(yōu)點(diǎn)包括底物天然、環(huán)境友好、生產(chǎn)效率高;缺點(diǎn)包括成本較高、工藝復(fù)雜、質(zhì)量控制困難。
解題思路:對(duì)比分析化學(xué)合成法和生物合成法的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析。
3.答案:分離純化方法的選擇依據(jù)包括目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì)、分離過(guò)程的效率、經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境影響和操作條件。
解題思路:從多個(gè)角度分析選擇分離純化方法的依據(jù),結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行說(shuō)明。
4.答案:催化劑選擇的重要性在于提高反應(yīng)速率、降低反應(yīng)能壘、提高產(chǎn)率和降低成本。
解題思路:從催化劑對(duì)反應(yīng)功能的影響出發(fā),結(jié)合具體反應(yīng)實(shí)例進(jìn)行闡述。六、計(jì)算題1.計(jì)算生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,反應(yīng)物A與催化劑B的摩爾比為1:1時(shí),反應(yīng)速率常數(shù)k。
解答:
在生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,若已知反應(yīng)物A與催化劑B的摩爾比為1:1,假設(shè)該反應(yīng)遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),反應(yīng)速率方程可表示為:
\(\text{Rate}=k[A][B]\)
由于摩爾比為1:1,所以[A]=[B]。若反應(yīng)開始時(shí),[A]和[B]的初始濃度分別為[A]?和[B]?,則速率常數(shù)k可通過(guò)以下方式計(jì)算:
\(\text{Rate}=k[A][B]=k[A]2\)
假設(shè)初始濃度[A]?=[B]?=1M,且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,[A]變?yōu)?.5M,那么反應(yīng)速率\(\text{Rate}\)為:
\(\text{Rate}=\frac{d[A]}{dt}=k[1M]^2=1kM/s\)
當(dāng)[A]降至0.5M時(shí),反應(yīng)速率變?yōu)椋?/p>
\(\text{Rate}=\frac{d[A]}{dt}=k[0.5M]^2=0.25kM/s\)
通過(guò)積分反應(yīng)速率方程,可以求出k:
\(\int_{[A]_0}^{[A]_t}\frac{1}{[A]}d[A]=\int_{0}^{t}\frac{1}{k}dt\)
\(\ln\frac{[A]_0}{[A]_t}=\frac{t}{k}\)
\(k=\frac{t}{\ln\frac{[A]_0}{[A]_t}}\)
假設(shè)t=2秒,[A]?=1M,[A]t=0.5M,則:
\(k=\frac{2s}{\ln\frac{1M}{0.5M}}=\frac{2s}{\ln2}\approx0.693kM/s\)
2.計(jì)算生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,反應(yīng)物A與催化劑B的摩爾比為2:1時(shí),反應(yīng)速率常數(shù)k。
解答:
假設(shè)反應(yīng)遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),反應(yīng)速率方程為:
\(\text{Rate}=k[A]^2[B]\)
摩爾比為2:1,意味著[B]=0.5[A]。將這個(gè)關(guān)系代入速率方程:
\(\text{Rate}=k[A]^2[0.5A]=0.5k[A]^3\)
假設(shè)初始濃度[A]?=1M,反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后[A]變?yōu)?.5M,那么反應(yīng)速率\(\text{Rate}\)為:
\(\text{Rate}=0.5k[1M]^3=0.5kM/s\)
根據(jù)上述的積分方法,我們可以求得k:
\(k=\frac{t}{\ln\frac{[A]_0}{[A]_t}}\)
假設(shè)t=2秒,[A]?=1M,[A]t=0.5M,則:
\(k=\frac{2s}{\ln\frac{1M}{0.5M}}=\frac{2s}{\ln2}\approx0.693kM/s\)
3.計(jì)算生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,反應(yīng)物A與催化劑B的摩爾比為3:2時(shí),反應(yīng)速率常數(shù)k。
解答:
同理,反應(yīng)速率方程為:
\(\text{Rate}=k[A]^2[B]\)
摩爾比為3:2,意味著[B]=\(\frac{2}{3}\)[A]。代入速率方程:
\(\text{Rate}=k[A]^2[\frac{2}{3}A]=\frac{2}{3}k[A]^3\)
假設(shè)初始濃度[A]?=1M,反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后[A]變?yōu)?.5M,那么反應(yīng)速率\(\text{Rate}\)為:
\(\text{Rate}=\frac{2}{3}k[1M]^3=\frac{2}{3}kM/s\)
通過(guò)積分方法求k:
\(k=\frac{t}{\ln\frac{[A]_0}{[A]_t}}\)
假設(shè)t=2秒,[A]?=1M,[A]t=0.5M,則:
\(k=\frac{2s}{\ln\frac{1M}{0.5M}}=\frac{2s}{\ln2}\approx0.693kM/s\)
4.計(jì)算生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中,反應(yīng)物A與催化劑B的摩爾比為4:3時(shí),反應(yīng)速率常數(shù)k。
解答:
反應(yīng)速率方程為:
\(\text{Rate}=k[A]^2[B]\)
摩爾比為4:3,意味著[B]=\(\frac{3}{4}\)[A]。代入速率方程:
\(\text{Rate}=k[A]^2[\frac{3}{4}A]=\frac{3}{4}k[A]^3\)
假設(shè)初始濃度[A]?=1M,反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后[A]變?yōu)?.5M,那么反應(yīng)速率\(\text{Rate}\)為:
\(\text{Rate}=\frac{3}{4}k[1M]^3=\frac{3}{4}kM/s\)
通過(guò)積分方法求k:
\(k=\frac{t}{\ln\frac{[A]_0}{[A]_t}}\)
假設(shè)t=2秒,[A]?=1M,[A]t=0.5M,則:
\(k=\frac{2s}{\ln\frac{1M}{0.5M}}=\frac{2s}{\ln2}\approx0.693kM/s\)
答案及解題思路:
答案:
1.k≈0.693kM/s
2.k≈0.693kM/s
3.k≈0.693kM/s
4.k≈0.693kM/s
解題思路:
對(duì)于每個(gè)摩爾比情況,首先假設(shè)反應(yīng)遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),建立速率方程。利用摩爾比關(guān)系簡(jiǎn)化速率方程,并通過(guò)初始濃度和反應(yīng)后濃度變化來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率。通過(guò)積分速率方程和已知的反應(yīng)時(shí)間,求得反應(yīng)速率常數(shù)k。由于假設(shè)的反應(yīng)類型相同,因此k的值近似相同。七、應(yīng)用題1.設(shè)計(jì)一種生物化學(xué)藥物合成路徑,并說(shuō)明合成過(guò)程中的關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)。
設(shè)計(jì)合成路徑:
假設(shè)我們要合成一種名為“甲”的生物化學(xué)藥物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為C15H22O3。一種可能的合成路徑:
起始原料:苯甲醛
第一步:與氰化氫加成反應(yīng)苯乙腈
第二步:還原反應(yīng)苯乙醇
第三步:氧化反應(yīng)苯乙酸
第四步:與丙二酸酯反應(yīng)中間體A
第五步:酸催化下的酯交換反應(yīng)中間體B
第六步:酸催化下的酯水解反應(yīng)中間體C
第七步:酸催化下的酯化反應(yīng)中間體D
第八步:酸催化下的環(huán)化反應(yīng)目標(biāo)產(chǎn)物“甲”
關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng):
關(guān)鍵步驟:苯乙腈的還原、苯乙酸的氧化、酯交換反應(yīng)、酯水解反應(yīng)、酯化反應(yīng)和環(huán)化反應(yīng)。
注意事項(xiàng):控制好反應(yīng)溫度和pH值,避免副反應(yīng)的發(fā)生;選擇合適的催化劑,提高反應(yīng)效率;保證原料和中間體的純度,避免雜質(zhì)干擾。
2.分析一種生物化學(xué)藥物合成過(guò)程中的副反應(yīng),并提出降低副反應(yīng)的方法。
副反應(yīng)分析:
以合成上述“甲”生物化學(xué)藥物為例,一個(gè)可能的副反應(yīng)是苯乙腈在還原過(guò)程中可能發(fā)生的異構(gòu)化反應(yīng),異構(gòu)體。
降低副反應(yīng)的方法:
控制反應(yīng)條件:優(yōu)化還原反應(yīng)的
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