2025年(應(yīng)用化學(xué))有機(jī)合成技術(shù)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.在下列反應(yīng)中，最適合用NaBH?還原的官能團(tuán)是A.羧酸??B.酯??C.酮??D.酰胺答案：C解析：NaBH?為溫和還原劑，可將酮還原為仲醇，對羧酸、酯、酰胺幾乎無作用。2.下列哪種保護(hù)基對酸性條件最敏感A.TBS（叔丁基二甲基硅基）?B.Boc（叔丁氧羰基）?C.Fmoc（9芴甲氧羰基）?D.PMB（對甲氧基芐基）答案：B解析：Boc在1%TFA/DCM中即可脫除，TBS需氟離子，F(xiàn)moc需堿，PMB需氧化或強(qiáng)酸。3.在Pd催化交叉偶聯(lián)中，下列哪組底物組合可直接用于Suzuki反應(yīng)A.Ar–Br+Ar–SnBu??B.Ar–I+Ar–B(OH)??C.Ar–Cl+Ar–ZnBr?D.Ar–OTf+Ar–MgBr答案：B解析：Suzuki反應(yīng)需有機(jī)硼酸（酯）與鹵代芳烴，Pd(0)催化，堿存在。4.下列哪種試劑可將一級醇直接氧化為醛而不過度氧化為酸A.KMnO??B.Jones試劑?C.PCC?D.稀HNO?答案：C解析：PCC（吡啶氯鉻酸鹽）在無水條件下停于醛，Jones與KMnO?繼續(xù)氧化為酸。5.在Swern氧化中，真正起氧化作用的活性物種是A.DMSO–(COCl)?加合物?B.三氟乙酸?C.草酰氯?D.二甲硫醚答案：A解析：DMSO與(COCl)?生成氯代三價硫葉立德，再與醇反應(yīng)生成醛酮并再生DMS。6.下列哪種堿最適合用于生成乙炔基鋰A.nBuLi?B.LDA?C.NaH?D.K?CO?答案：A解析：端炔pKa≈25，需超強(qiáng)堿nBuLi（pKa≈50）去質(zhì)子；LDA堿性足夠但位阻大，效率低。7.在Mitsunobu反應(yīng)中，下列哪種膦試劑最常用A.PPh??B.PBu??C.P(OPh)??D.PMe?答案：A解析：PPh?成本低、副產(chǎn)物三苯氧膎易除，為經(jīng)典選擇。8.下列哪種催化劑對不對稱氫化β酮酯最有效A.Ru(BINAP)Cl??B.Pd/C?C.Rh(PPh?)?Cl?D.NiRaney答案：A解析：Ru(BINAP)體系對β酮酯對映選擇性氫化ee>99%，屬Noyori型催化。9.在Vilsmeier–Haack甲?；?，真正親電物種是A.Cl??B.[ClCH=NMe?]??C.DMF?D.POCl?答案：B解析：DMF與POCl?生成氯代亞胺鹽，為活性甲酰化試劑。10.下列哪種條件可選擇性脫除芐基醚而不影響芐酯A.H?,Pd/C,EtOAc?B.Li/NH??C.DDQ,CH?Cl?/H?O?D.TfOH,TFA答案：C解析：DDQ氧化PMB或芐醚為易水解的半縮醛，芐酯對氧化穩(wěn)定；氫化同時還原芐酯。11.在Barton–McCombie脫氧中，關(guān)鍵中間體是A.硫代羰基自由基?B.烷基自由基?C.錫自由基?D.醇自由基答案：B解析：硫代羰基被Bu?SnH還原生成烷基自由基，再奪氫完成脫氧。12.下列哪種溶劑對Grignard試劑最安全A.CH?Cl??B.THF?C.MeOH?D.Acetone答案：B解析：THF與Grignard兼容，質(zhì)子性溶劑與羰基溶劑均分解格氏試劑。13.在Sharpless不對稱環(huán)氧化中，必須加入的添加劑是A.(+)DET?B.Ti(OiPr)??C.tBuOOH?D.4?分子篩答案：D解析：分子篩除水，防止Ti催化劑失活，為反應(yīng)必需。14.下列哪種試劑可將吲哚3位直接碘化A.I?,NaOH?B.NIS?C.ICl?D.KI,H?O?答案：B解析：NIS在溫和條件下選擇性親電取代富電子吲哚3位。15.在Chan–Lam偶聯(lián)中，催化金屬是A.Pd?B.Cu?C.Ni?D.Fe答案：B解析：Cu(OAc)?催化芳基硼酸與胺/醇氧化偶聯(lián)，稱Chan–Lam–Evans。16.下列哪種保護(hù)基可用HF·Py脫除A.TBS?B.Boc?C.Cbz?D.Trt答案：A解析：TBS醚需氟離子，HF·Py為常用氟源；Boc用酸，Cbz用氫化，Trt用弱酸。17.在Heck反應(yīng)中，決定區(qū)域選擇性的關(guān)鍵步驟是A.氧化加成?B.遷移插入?C.βH消除?D.還原消除答案：B解析：遷移插入方向決定芳基加在取代多或少的一端，進(jìn)而影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。18.下列哪種底物最適合用Lombardo試劑（TiCl?/Zn/CH?Br?）A.醛→炔?B.酮→烯烴?C.酯→醇?D.酸→酰胺答案：B解析：Lombardo為偕二鹵環(huán)丙烷化后還原消除，等價于Wittig型烯烴化。19.在Stille偶聯(lián)中，毒性最低的錫試劑替代方案是A.Ar–SiF??B.Ar–BF?K?C.Ar–ZnBr?D.Ar–B(OH)?答案：B解析：ArBF?K為無硼酸穩(wěn)定鹽，可替代有毒錫，屬“StilletoSuzuki”綠色化。20.下列哪種條件可實(shí)現(xiàn)α,β不飽和酮的1,4還原A.NaBH?,MeOH?B.LiAlH?,THF?C.PhMe?SiH,CuI,TBAF?D.DIBALH,toluene答案：C解析：Cu催化硅氫化專走1,4途徑；NaBH?與DIBAL主要1,2還原。二、完成反應(yīng)式（每空2分，共30分）21.原料：Ph–CH=CH–COOEt?試劑：1)DIBALH,–78°C?2)Ph?P=CHCOOEt?產(chǎn)物：________答案：Ph–CH=CH–CH=CH–COOEt解析：DIBAL將酯還原為烯丙醇，Wittig延長共軛雙鍵。22.原料：環(huán)己酮?試劑：1)LDA,–78°C?2)PhSeBr?3)H?O?,0°C?產(chǎn)物：________答案：2環(huán)己烯1酮解析：LDA生成烯醇鋰，PhSeBrα苯硒化，氧化消除得α,β不飽和酮。23.原料：鄰硝基甲苯?試劑：1)KMnO?,Δ?2)Fe,HCl?3)NaNO?,0°C?4)KI?產(chǎn)物：________答案：2碘苯甲酸解析：甲基氧化為酸，硝基還原為胺，重氮化后Sandmeyer碘代。24.原料：NBoc4哌啶酮?試劑：1)NaBH??2)TFA?產(chǎn)物：________答案：4羥基哌啶三氟乙酸鹽解析：酮還原為醇，TFA脫Boc得銨鹽。25.原料：苯甲醛?試劑：1)TMSCN,cat.KCN?2)DIBALH?3)H?O??產(chǎn)物：________答案：苯乙醛解析：氰醇硅醚化，DIBAL還原為亞胺，水解得高一級醛。26.原料：1癸烯?試劑：1)9BBN?2)H?O?,NaOH?產(chǎn)物：________答案：1癸醇解析：硼氫化氧化反馬氏水合得伯醇。27.原料：對溴苯酚?試劑：1)Tf?O,Py?2)CO,Pd(OAc)?,dppp,Et?N,MeOH?產(chǎn)物：________答案：對甲氧羰基苯酚解析：酚羥基三氟甲磺?；蠹籽豸驶?，Pd催化插羰。28.原料：L丙氨酸?試劑：1)(Boc)?O,NaOH?2)CbzCl,NaHCO??產(chǎn)物：________答案：NBocNCbzL丙氨酸解析：先Boc保護(hù)氨基，再Cbz保護(hù)羧酸，得雙保護(hù)衍生物。29.原料：3丁炔1醇?試劑：1)TBSCl,Imidazole?2)I?,NaHCO??產(chǎn)物：________答案：1TBS3碘3丁烯解析：羥基硅醚化，碘對炔親電加成得反式碘烯烴。30.原料：鄰苯二甲酸酐?試劑：1)urea,180°C?2)POCl?,DMF?產(chǎn)物：________答案：2,4二氯1,8萘啶3羧醛解析：尿素縮合得萘啶二酮，Vilsmeier雙氯甲?；?。三、合成設(shè)計題（共30分）31.以苯和≤4碳原料，設(shè)計合成4苯基2丁酮（10分）答案：1)苯+CH?CH?COCl,AlCl?→苯丙酮（PhCOCH?CH?）2)苯丙酮+NaBH?→1苯基1丙醇3)醇+PBr?→1溴1苯基丙烷4)Mg,Et?O→格氏試劑5)CH?CHO→仲醇6)PCC→目標(biāo)酮解析：利用格氏增碳構(gòu)建C–C鍵，PCC氧化停于酮。32.以乙酰乙酸乙酯和溴苯為唯二有機(jī)原料，合成5,5二苯基2,4戊二酮（10分）答案：1)乙酰乙酸乙酯+2NaOEt→雙負(fù)離子2)2PhBr+CuI→Ullmann偶聯(lián)得聯(lián)苯（或先制PhMgBr再與PhBr偶聯(lián)）3)聯(lián)苯+Br?,Fe→4,4'二溴聯(lián)苯4)制4,4'聯(lián)苯雙格氏試劑5)與乙酰乙酸乙酯雙烷基化6)酮酯水解脫羧→5,5二苯基2,4戊二酮解析：利用雙負(fù)離子兩次烷基化，最后脫羧得1,5二酮。33.以D甘露糖為手性池，合成(–)methyl3,4Oisopropylidene2ObenzylαDmannopyranoside（10分）答案：1)甘露糖+MeOH,HCl→甲基α苷2)2,2二甲氧基丙烷,TsOH→3,4丙酮叉3)NaH,BnBr→2位芐基化4)柱層析分離α異構(gòu)體解析：丙酮叉選擇性遮蔽順式鄰二醇，芐基化位阻最小2OH。四、機(jī)理推導(dǎo)題（共20分）34.寫出Pd催化Sonogashira偶聯(lián)的完整催化循環(huán)，并指出速率決定步驟（10分）答案：1)Pd(0)氧化加成Ar–X→ArPd(II)X2)轉(zhuǎn)金屬：ArPdX+Cu(I)–C≡R→ArPd–C≡R+CuX3)還原消除：Ar–C≡R+Pd(0)速率決定步驟：氧化加成（C–X鍵斷裂能壘最高）解析：Cu(I)僅作為炔負(fù)離子轉(zhuǎn)運(yùn)站，Pd循環(huán)為核心。35.解釋為何Lindlar催化劑（Pd/BaSO?,喹啉）能使炔烴順式半氫化而不過度還原烯烴（10分）答案：1)BaSO?高分散Pd，降低活性2)喹啉孤對配位Pd，阻塞部分表面3)炔烴吸附能遠(yuǎn)高于烯烴，競爭占優(yōu)4)一旦生成烯烴即脫附，避免二次吸附氫化解析：動力學(xué)與熱力學(xué)雙重控制，實(shí)現(xiàn)停于順式烯烴。五、綜合實(shí)驗(yàn)與表征（共20分）36.實(shí)驗(yàn)室需放大制備2乙?；绶裕?00g），給出安全經(jīng)濟(jì)路線，并計算理論收率（原子經(jīng)濟(jì)率）（10分）答案：路線：噻吩+Ac?O,BF?·Et?O,0–5°C,2h；水解淬滅，分餾。反應(yīng)式：C?H?S+(CH?CO)?O→C?H?OS+CH?COOH原子經(jīng)濟(jì)率：126/(126+60)=67.7%解析：Friedel–Crafts乙酰化，BF?催化量0.05eq，副產(chǎn)乙酸可回收。37.產(chǎn)品經(jīng)GC–MS出現(xiàn)m/z126(M?),111(M–CH?),83(M–COCH?)，但NMR顯示δ2.52ppm(s,3H),7.10(dd,1H),7.64(dd,1H),7.90(dd,1H)，請指認(rèn)并解釋偶合（10分）答案：1HNMR符合2乙?；绶裕害罤低場7.90ppm，與βH偶合3J≈4.9Hz；甲基2.52ppm單峰。MS碎片：111為甲基自由基丟失，83為乙?；杂苫鶃G失，符合噻吩環(huán)穩(wěn)定碎片。解析：碎片與NMR一致，排除3位異構(gòu)體（甲基將裂分為雙峰）。六、工藝放大與綠色化學(xué)（共20分）38.傳統(tǒng)Wittig反應(yīng)產(chǎn)生三苯氧膎廢料，請?zhí)岢鲆环N膦試劑循環(huán)方案并評估Efactor（10分）答案：方案：采用可氧化回收的膦聚合物（polystyreneTPP），Wittig后過濾，聚合物氧化為膦氧化物，再用HSiCl?/NEt?還原回膦。Efactor計算：原料：1kg醛+1.2kg膦聚合物→產(chǎn)品0.85kg廢棄物：0.05kg副產(chǎn)醛+0.2kg鹽Efactor=0.25/0.85≈0.29，較傳統(tǒng)TPP（E≈5）降低94%。解析：聚合物易分離，還原劑廉價，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。39.對比傳統(tǒng)Stille與新興Ni/Cu共催化“Stillefree”偶聯(lián)，從毒性、成本、步驟數(shù)、總收率四維度列表評價（10分）答案：維度??Stille??Ni/Cu共催化毒性??高（Sn）?極低成本??高（Sn試劑）?低（Ni/Cu鹽）步驟數(shù)?3（制錫+偶聯(lián)）?2（直接C–H）總收率?85%?78%解析：犧牲8%收率換取綠色與成本優(yōu)勢，工業(yè)放大更優(yōu)。七、前沿文獻(xiàn)深度解析（共20分）40.2024年Nature報道光/銅協(xié)同催化不對稱αC–H芳基化，使用芳基碘與N芳基甘氨酸，ee達(dá)96%，請畫出關(guān)鍵過渡態(tài)并解釋手性誘導(dǎo)源（10分）答案：過渡態(tài)：Cu(II)–N芳基甘氨酸螯合，形成五元環(huán)，芳基碘從Re面氧化加成，手性BOX配體屏蔽Si面。手性源：雙噁唑啉（BOX）配體叔丁基群產(chǎn)生面屏蔽，導(dǎo)致芳基僅能從Re面接近。解析：DFT計算表明能壘差2.4kcal/mol，對應(yīng)96%ee。41.2025年JACS提出電化學(xué)NiH催化不對稱還原偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)芳基溴與α溴酯對映匯聚，給出可能的Ni(I)–Ni(III)循環(huán)證據(jù)（10分）答案：證據(jù)：1)循環(huán)伏安出現(xiàn)Ni(II)/Ni(I)可逆波，–1.2VvsAg/AgCl2)自由基鐘實(shí)驗(yàn)：環(huán)丙基甲基溴開環(huán)，證實(shí)烷基自由基3)EPR低溫捕獲到Ni(III)信號（g=2.18）4)氘代實(shí)驗(yàn)：產(chǎn)物α位50%D，符合NiH插入/消除解析：NiH介導(dǎo)氫原子轉(zhuǎn)移，Ni(I)捕獲自由基生成Ni(III)，還原消除前保持手性配體環(huán)境。八、計算與立體化學(xué)（共20分）42.某不對稱氫化采用Rh(MonoPhos)催化劑，S/C=10000，底物100kg，產(chǎn)物ee=98%，催化劑價格USD800/g，求催化劑成本及手性過剩量（kg）（10分）答案：催化劑摩爾質(zhì)量：Rh(MonoPhos)794g/mol底物摩爾質(zhì)量：200g/mol→500mol需催化劑：500/10000=0.05mol=39.7g成本：39.7×800=USD31,760手性過剩：100kg×0.98=98kg(R),2kg(S)解析：高S/C降低催化劑用量，手性過剩直接決定拆分成本。43.已知某Wittig反應(yīng)順反比Z:E=85:15，順式異構(gòu)體經(jīng)兩次重結(jié)晶損失30%但純度升至99%，求起始粗品中順式質(zhì)量及重結(jié)晶總收率（10分）答案：設(shè)粗品100g，順式85g，重結(jié)晶后得85×0.7=59.5g，純度99%→實(shí)際順式