綜合性有機(jī)合成項(xiàng)目案例分析考試題一、選擇題（每題2分，共20題）（注：本題主要考察基礎(chǔ)有機(jī)合成知識(shí)及常見反應(yīng)選擇）1.某藥物分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)手性中心，且需在特定區(qū)域引入保護(hù)基團(tuán)以防止后續(xù)反應(yīng)干擾。以下哪種保護(hù)基團(tuán)最適用于胺基的暫時(shí)性保護(hù)，且在堿性條件下易于脫除？A.Boc基團(tuán)B.Acetyl基團(tuán)C.Silyl基團(tuán)（如TBS）D.Formyl基團(tuán)2.在合成一個(gè)多取代的苯環(huán)類化合物時(shí)，首選的親電取代反應(yīng)是？A.Friedel-Crafts?；磻?yīng)B.Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)C.Nitration（硝化反應(yīng)）D.Halogenation（鹵代反應(yīng)）3.以下哪種試劑最適合用于烯烴的酸性氫化反應(yīng)，且反應(yīng)條件溫和可控？A.Pd/C+H?B.Ni/H?C.Pt+H?D.CrO?+H?SO?4.在合成一個(gè)含氧雜環(huán)化合物時(shí)，以下哪種方法最適合用于構(gòu)建環(huán)氧乙烷環(huán)？A.Diels-Alder反應(yīng)B.Pomeranz-Fritsch環(huán)化反應(yīng)C.Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)D.Julia-Kocienski環(huán)化反應(yīng)5.對(duì)于一個(gè)需要立體選擇性的醛酮還原反應(yīng)，以下哪種催化劑最適用于不對(duì)稱還原？A.NaBH?B.NaBH?·BH?·NaOHC.(R)-BINAP+RuD.LiAlH?6.在合成一個(gè)含硫雜環(huán)藥物時(shí)，以下哪種方法最適合用于硫醚的制備？A.Wittig反應(yīng)B.Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)C.Metal-halogenexchange+Stille偶聯(lián)D.Pd-catalyzedthioetherformation7.對(duì)于一個(gè)需要高效合成長(zhǎng)鏈烷基化合物的項(xiàng)目，以下哪種方法最適合？A.Grignard反應(yīng)B.Kolbe電解反應(yīng)C.Witting反應(yīng)D.Heck偶聯(lián)反應(yīng)8.在合成一個(gè)含氮雜環(huán)化合物時(shí)，以下哪種方法最適合用于構(gòu)建咪唑環(huán)？A.Hantzsch縮合反應(yīng)B.Pomeranz-Fritsch環(huán)化反應(yīng)C.Buchwald-Hartwig偶聯(lián)反應(yīng)D.Prins反應(yīng)9.對(duì)于一個(gè)需要高效合成手性醇的項(xiàng)目，以下哪種方法最適合？A.Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)B.EnzymaticresolutionC.Diels-Alder反應(yīng)D.Osmylation10.在合成一個(gè)含磷雜環(huán)藥物時(shí)，以下哪種方法最適合用于磷酰化反應(yīng)？A.Pd-catalyzedcouplingB.Stille偶聯(lián)反應(yīng)C.NucleophilicsubstitutionD.Buchwald-Hartwigphosphination二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10題）（注：本題主要考察有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)及反應(yīng)機(jī)理分析）1.請(qǐng)簡(jiǎn)述如何在實(shí)驗(yàn)室條件下合成一個(gè)含有鄰位二取代苯環(huán)的化合物，并說(shuō)明關(guān)鍵反應(yīng)步驟及控制要點(diǎn)。2.對(duì)于一個(gè)需要構(gòu)建三元環(huán)狀化合物的項(xiàng)目，請(qǐng)列舉兩種可行的合成方法，并說(shuō)明其優(yōu)缺點(diǎn)。3.在合成一個(gè)含氮雜環(huán)藥物時(shí)，為什么常采用保護(hù)-脫保護(hù)策略？請(qǐng)舉例說(shuō)明具體應(yīng)用場(chǎng)景。4.請(qǐng)簡(jiǎn)述不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化劑類型及其作用機(jī)理，并舉例說(shuō)明其在藥物合成中的應(yīng)用。5.對(duì)于一個(gè)需要構(gòu)建烯烴雙鍵的項(xiàng)目，請(qǐng)列舉三種不同的合成方法，并說(shuō)明其適用范圍。6.請(qǐng)簡(jiǎn)述Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理，并說(shuō)明其與Heck偶聯(lián)反應(yīng)的主要區(qū)別。7.在合成一個(gè)含硫雜環(huán)化合物時(shí)，為什么常采用Pd催化方法？請(qǐng)說(shuō)明關(guān)鍵反應(yīng)條件及注意事項(xiàng)。8.請(qǐng)簡(jiǎn)述Wittig反應(yīng)的機(jī)理，并說(shuō)明其在合成不飽和羰基化合物中的應(yīng)用。9.對(duì)于一個(gè)需要構(gòu)建手性藥物分子的項(xiàng)目，請(qǐng)列舉兩種不同的不對(duì)稱合成策略，并說(shuō)明其適用條件。10.請(qǐng)簡(jiǎn)述如何通過(guò)分子內(nèi)縮合反應(yīng)合成一個(gè)含氧雜環(huán)化合物，并說(shuō)明關(guān)鍵反應(yīng)步驟及控制要點(diǎn)。三、計(jì)算題（每題10分，共2題）（注：本題主要考察有機(jī)合成中的定量計(jì)算及雜質(zhì)分析）1.某項(xiàng)目需要合成100g的化合物A（分子式C??H??O?），其合成路線如下：-第一步：化合物B（分子式C?H??）與乙烯基格氏試劑反應(yīng)，產(chǎn)率為80%；-第二步：化合物C（分子式C??H??O）與羧酸反應(yīng)，產(chǎn)率為90%。請(qǐng)計(jì)算：a)每一步反應(yīng)所需的起始原料B和C的量；b)若每步反應(yīng)的副產(chǎn)物分別為5%和10%，最終產(chǎn)率是多少？2.某項(xiàng)目需要合成50g的化合物D（分子式C?H?Cl?），其合成路線如下：-第一步：化合物E（分子式C?H?）與氯氣反應(yīng)，產(chǎn)率為85%；-第二步：化合物F（分子式C?H?Cl）與次氯酸鈉反應(yīng)，產(chǎn)率為75%。請(qǐng)計(jì)算：a)每一步反應(yīng)所需的起始原料E和F的量；b)若每步反應(yīng)的副產(chǎn)物分別為8%和12%，最終產(chǎn)率是多少？四、論述題（每題15分，共2題）（注：本題主要考察有機(jī)合成項(xiàng)目的優(yōu)化及工業(yè)應(yīng)用）1.請(qǐng)論述在藥物合成中，如何通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件（如催化劑、溶劑、溫度）來(lái)提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率和選擇性，并舉例說(shuō)明具體應(yīng)用。2.請(qǐng)論述在工業(yè)有機(jī)合成中，如何通過(guò)綠色化學(xué)原則（如原子經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境友好性）來(lái)優(yōu)化合成路線，并舉例說(shuō)明具體應(yīng)用。答案與解析一、選擇題答案與解析1.C-解析：Silyl基團(tuán)（如TBS）適用于胺基的暫時(shí)性保護(hù)，且在堿性條件下易于脫除，適用于多步合成中的保護(hù)-脫保護(hù)策略。Boc基團(tuán)適用于酸性條件，Acetyl基團(tuán)穩(wěn)定性較差，F(xiàn)ormyl基團(tuán)不適用于保護(hù)胺基。2.C-解析：硝化反應(yīng)是苯環(huán)親電取代反應(yīng)中最常見的方法，適用于構(gòu)建多取代苯環(huán)。Friedel-Crafts?；磻?yīng)適用于引入?；琒uzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)適用于構(gòu)建生物堿類化合物，鹵代反應(yīng)適用于構(gòu)建鹵代苯。3.A-解析：Pd/C+H?是最常用的烯烴酸性氫化反應(yīng)條件，反應(yīng)條件溫和，選擇性高。Ni/H?適用于不對(duì)稱氫化，Pt+H?選擇性較差，CrO?+H?SO?是氧化反應(yīng)。4.C-解析：Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)是構(gòu)建環(huán)氧乙烷環(huán)最常用的方法，具有高立體選擇性。Diels-Alder反應(yīng)適用于構(gòu)建六元環(huán)，Pomeranz-Fritsch環(huán)化反應(yīng)適用于構(gòu)建五元環(huán)，Julia-Kocienski環(huán)化反應(yīng)適用于構(gòu)建其他類型的環(huán)狀化合物。5.C-解析：(R)-BINAP+Ru是最常用的不對(duì)稱氫化催化劑，具有高立體選擇性。NaBH?是還原劑，NaBH?·BH?·NaOH是選擇性還原劑，LiAlH?是強(qiáng)還原劑。6.D-解析：Pd催化方法是最常用的硫醚制備方法，具有高效率和高選擇性。Wittig反應(yīng)適用于構(gòu)建烯烴，Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)適用于構(gòu)建炔烴，Metal-halogenexchange+Stille偶聯(lián)適用于構(gòu)建其他類型的硫醚。7.A-解析：Grignard反應(yīng)是合成長(zhǎng)鏈烷基化合物的常用方法，具有高效率和高選擇性。Kolbe電解反應(yīng)適用于構(gòu)建羧酸，Witting反應(yīng)適用于構(gòu)建烯烴，Heck偶聯(lián)反應(yīng)適用于構(gòu)建烯烴。8.A-解析：Hantzsch縮合反應(yīng)是最常用的咪唑環(huán)構(gòu)建方法，具有高效率和高選擇性。Pomeranz-Fritsch環(huán)化反應(yīng)適用于構(gòu)建其他類型的雜環(huán)，Buchwald-Hartwig偶聯(lián)反應(yīng)適用于構(gòu)建胺類化合物，Prins反應(yīng)適用于構(gòu)建五元環(huán)。9.A-解析：Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)是最常用的手性醇合成方法，具有高立體選擇性。Enzymaticresolution是手性拆分方法，Diels-Alder反應(yīng)適用于構(gòu)建環(huán)狀化合物，Osmylation是氧化反應(yīng)。10.D-解析：Buchwald-Hartwig磷酰化反應(yīng)是最常用的含磷雜環(huán)藥物合成方法，具有高效率和高選擇性。Pd-catalyzedcoupling是其他類型的偶聯(lián)反應(yīng)，Stille偶聯(lián)反應(yīng)適用于構(gòu)建其他類型的磷酰化化合物，Nucleophilicsubstitution適用于構(gòu)建其他類型的磷化合物。二、簡(jiǎn)答題答案與解析1.合成鄰位二取代苯環(huán)的方法-方法一：Friedel-Crafts?；磻?yīng)，先對(duì)苯環(huán)進(jìn)行?；?，再進(jìn)行鹵代反應(yīng)。關(guān)鍵步驟：1.苯與乙酰氯在AlCl?催化下反應(yīng)，生成鄰位取代的苯乙酮；2.鄰位取代的苯乙酮與Br?反應(yīng)，生成鄰位二取代苯?？刂埔c(diǎn)：AlCl?用量需精確控制，避免過(guò)度酰基化。-方法二：Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)，先對(duì)苯環(huán)進(jìn)行溴代，再進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。關(guān)鍵步驟：1.苯與Br?反應(yīng)，生成鄰位二溴苯；2.鄰位二溴苯與乙烯基boronicacid在Pd催化下反應(yīng)，生成鄰位二取代苯。控制要點(diǎn)：Pd催化劑需預(yù)先活化，避免副反應(yīng)。2.三元環(huán)的合成方法-方法一：Diels-Alder反應(yīng)，通過(guò)雙烯體與親二烯體反應(yīng)構(gòu)建三元環(huán)。例如，環(huán)戊二烯與馬來(lái)酸酐反應(yīng)生成糠內(nèi)酯。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高。缺點(diǎn)：選擇性較差，需分離目標(biāo)產(chǎn)物。-方法二：Prins反應(yīng)，通過(guò)醇與烯烴在酸性條件下反應(yīng)構(gòu)建三元環(huán)。例如，環(huán)己烯與異丙醇在H?SO?催化下反應(yīng)生成環(huán)己基異丙基醚。優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，產(chǎn)率較高。缺點(diǎn)：需控制反應(yīng)溫度，避免過(guò)度反應(yīng)。3.保護(hù)-脫保護(hù)策略的應(yīng)用-舉例：合成多羥基化合物時(shí)，先保護(hù)羥基，避免與其他官能團(tuán)反應(yīng)，再進(jìn)行其他反應(yīng)，最后脫保護(hù)。例如，合成咖啡因時(shí)，先保護(hù)N-甲基羥基，再進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，最后脫保護(hù)。4.不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化劑及機(jī)理-催化劑類型：(R)-BINAP+Ru，(S)-DHQ+Ru等。-作用機(jī)理：通過(guò)手性配體誘導(dǎo)催化劑選擇性吸附底物，使氫化反應(yīng)發(fā)生在特定立體位點(diǎn)上。-應(yīng)用：合成手性藥物如氯胺酮。5.烯烴雙鍵的合成方法-方法一：Wittig反應(yīng)，通過(guò)磷葉立德與羰基化合物反應(yīng)生成烯烴。例如，Ph?P=CH?與Ac?O反應(yīng)生成Ph=CHAc。-方法二：Heck偶聯(lián)反應(yīng)，通過(guò)烯烴與鹵代烯烴在Pd催化下反應(yīng)生成烯烴。例如，Ph乙烯基溴與Ac=CH在Pd催化下反應(yīng)生成Ph-CH=CHAc。-方法三：Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)，通過(guò)烯烴與鹵代烯烴在Pd催化下反應(yīng)生成烯烴。例如，Ph乙烯基碘與Ac=CH在Pd催化下反應(yīng)生成Ph-CH=CHAc。6.Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理-機(jī)理：Pd催化劑首先與鹵代烯烴發(fā)生氧化加成，生成Pd卡賓中間體，再與烯烴發(fā)生還原消除，生成目標(biāo)產(chǎn)物。-與Heck偶聯(lián)反應(yīng)的區(qū)別：Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)需使用堿，而Heck偶聯(lián)反應(yīng)無(wú)需堿。7.Pd催化方法的應(yīng)用-合成含硫雜環(huán)化合物時(shí)，常采用Pd催化方法，因?yàn)镻d催化劑具有高活性和高選擇性。關(guān)鍵反應(yīng)條件：1.Pd催化劑需預(yù)先活化；2.溶劑需選擇惰性溶劑如THF；3.溫度需控制在80-100℃。8.Wittig反應(yīng)的機(jī)理-機(jī)理：磷葉立德與羰基化合物發(fā)生親核加成，生成乙烯基負(fù)離子中間體，再與磷氧鍵斷裂，生成烯烴和Ph?P=O。-應(yīng)用：合成不飽和羰基化合物如Ph=CHAc。9.不對(duì)稱合成策略-策略一：Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)，通過(guò)手性催化劑使烯烴發(fā)生不對(duì)稱環(huán)氧化。-策略二：酶催化不對(duì)稱合成，通過(guò)酶催化手性底物反應(yīng)。10.分子內(nèi)縮合反應(yīng)合成含氧雜環(huán)化合物-方法：通過(guò)分子內(nèi)縮合反應(yīng)，如Hantzsch縮合反應(yīng)，合成咪唑類化合物。關(guān)鍵步驟：1.酮與胺在酸性條件下反應(yīng)，生成亞胺；2.亞胺閉環(huán)生成咪唑環(huán)?？刂埔c(diǎn)：酸用量需精確控制，避免過(guò)度反應(yīng)。三、計(jì)算題答案與解析1.合成化合物A的計(jì)算-分子量：C??H??O?=162g/mol-所需量：100g/0.80=125g（第一步）-第二步所需量：125g/0.90=139g（化合物C）-副產(chǎn)物：5%+10%=15%-最終產(chǎn)率：(100/(125+139))×100%=53.2%2.合成化合物D的計(jì)算-分子量：C?H?Cl?=187g/mol-所需量：50g/0.85=59g（第一步）-第二步所需量：59g/0.75=79g（化合物F）-副產(chǎn)物：8%+12%=20%-最終產(chǎn)率：