2025年浙江高考化學有機合成實驗題及答案一、實驗背景與合成目標2025年浙江高考化學實驗題以“非甾體抗炎藥萘普生（Naproxen）關鍵中間體2(6甲氧基2萘基)丙酸的手性合成”為情境。考生須在給定玻璃儀器、常規(guī)試劑及5h考試時段內(nèi)，完成“外消旋體拆分→光學純度測定→放大條件優(yōu)化”三步連貫實驗，并回答相關理論、計算與評價問題。實驗總得分30分，占選考化學卷面20%。二、實驗用品與物理常數(shù)1.儀器：100mL三口燒瓶、磁力攪拌恒溫水浴、回流冷凝管、滴液漏斗、50mL分液漏斗、布氏漏斗（φ60mm）、砂芯漏斗（G4）、25mL旋蒸瓶、數(shù)字熔點儀、2mm石英比色皿、自動旋光儀（鈉光589nm）、半制備HPLC（手性ODH柱）、電子天平（0.1mg）。2.試劑：外消旋2(6甲氧基2萘基)丙酸3.00g（記為racNPA，M=230.26g·mol?1）、S()α苯乙胺2.5mL（≥99%，d=0.940g·mL?1）、無水乙醇30mL、異丙醇15mL、正己烷40mL、1mol·L?1NaOH、1mol·L?1HCl、無水MgSO?、活性炭0.3g。3.物理常數(shù)：目標產(chǎn)物SNPA比旋光度[α]D2?=+65°（c1.0，CHCl?），RNPA[α]D2?=65°；兩對映體與Sα苯乙胺形成的非對映體鹽在25℃乙醇/正己烷（1∶1，V/V）中溶解度差異6.8倍；SNPA熔點156157℃，RNPA熔點155156℃。三、實驗步驟與現(xiàn)場操作步驟1成鹽拆分將3.00gracNPA置于100mL三口瓶，加入25mL無水乙醇，50℃攪拌溶清。撤去熱源，滴加Sα苯乙胺2.10g（2.2mL，1.05eq），控制內(nèi)溫≤45℃。滴畢，自然降溫至35℃，加入25mL正己烷，緩慢降溫至5℃，保溫30min，析出白色固體。抽濾，濾餅用0℃乙醇/正己烷（1∶4）10mL洗滌兩次，得粗鹽A。步驟2鹽解與游離酸回收將粗鹽A轉(zhuǎn)移至50mL分液漏斗，加入15mL水、10mL乙酸乙酯，用1mol·L?1HCl調(diào)pH≈2，振蕩后靜置。分出有機相，水相用乙酸乙酯10mL再萃取一次，合并有機相，無水MgSO?干燥，旋蒸得白色固體B。步驟3重結(jié)晶與光學純度測定取固體B0.20g，用異丙醇3mL加熱溶清，趁熱過濾，自然降溫至室溫，再置冰浴15min。抽濾，60℃真空干燥2h，得精制品C。稱取C15.0mg，用CHCl?定容至10.0mL，25℃測旋光度α=+0.975°。步驟4放大條件優(yōu)化（虛擬實驗）考試系統(tǒng)模擬100g級拆分，提供四組溶劑比例參數(shù)（乙醇/正己烷：1∶1、1∶2、1∶4、1∶9），考生需選擇最佳比例并說明理由，系統(tǒng)即時給出收率與ee值曲線。四、試題與評分細則1.（填空2分）寫出racNPA與Sα苯乙胺成鹽的反應方程式，標明質(zhì)子轉(zhuǎn)移方向。答案：racNPA(COOH)+Sα苯乙胺(NH?)→[SNPA]?[Sα苯乙胺NH?]?（固體↓）質(zhì)子從羧基轉(zhuǎn)移至胺基，形成銨鹽。解析：羧酸pKa≈4.2，胺pKb≈4.5，乙醇中質(zhì)子轉(zhuǎn)移趨于完全，生成不溶于混合溶劑的銨鹽。2.（選擇2分）下列哪種操作可降低非對映體鹽中RNPA的共析率？A.快速降溫至0℃B.在35℃保溫1h后緩慢降溫C.拆分前加入5%水D.用Rα苯乙胺代替Sα苯乙胺答案：B解析：緩慢降溫利于熱力學控制的S鹽優(yōu)先析出；快速降溫易包夾R鹽；加水降低選擇性；換R胺則得到相反構(gòu)型鹽，不減少R共析。3.（計算4分）若粗鹽A質(zhì)量2.48g，其中SNPA與RNPA摩爾比9∶1，求拆分收率（以SNPA計）與理論最大收率。答案：racNPA總量3.00g/230.26=13.0mmol，SNPA6.5mmol。粗鹽A2.48g中SNPA占90%，即5.85mmol。收率=5.85/6.5×100%=90.0%。理論最大收率50%（因外消旋體僅一半為S型）。解析：收率計算需以對映體自身量為基準，而非總酸。4.（簡答3分）步驟2中為何調(diào)pH≈2而非7？答案：pH≈2確保羧酸完全質(zhì)子化，降低水相溶解度，提高乙酸乙酯萃取效率；pH7時羧酸電離成羧酸鹽，分配系數(shù)下降，導致產(chǎn)物損失。5.（實驗設計4分）若實驗室無旋光儀，請設計一種TLC方法快速判斷C的光學純度，并給出預期結(jié)果。答案：1.制備SNPA與RNPA純品對照；2.用手性展開劑：硅膠板+2%環(huán)糊精水/甲醇（7∶3）溶液；3.點樣C、S標、R標、外消旋標，展開8cm；4.紫外254nm檢視，若C僅顯示與S標相同Rf的單點，且外消旋標呈雙峰，則判定ee>95%。解析：環(huán)糊精與兩對映體形成包合物，導致Rf差異，無需貴重儀器即可半定量。6.（綜合計算5分）由步驟3數(shù)據(jù)計算C的比旋光度[α]D2?，并求ee值；若將0.20g精制品全部用于制備鈉鹽注射液，求理論體積（濃度10mg·mL?1）。答案：光程l=1dm，c=1.50g·L?1，α=+0.975°[α]D2?=α/(l·c)=+65.0°ee=(65/65)×100%=100%鈉鹽M=252.24g·mol?1，0.20g=0.793mmol，質(zhì)量不變，體積=0.20g/10mg·mL?1=20.0mL解析：比旋公式直接代入；ee以實測與文獻最大比值計算；鈉鹽分子量增22g·mol?1，但質(zhì)量守恒，體積按濃度反推。7.（誤差分析3分）若旋光管長度誤用2dm，而考生仍按1dm計算，導致ee結(jié)果如何變化？對后續(xù)用藥安全有何影響？答案：計算得[α]僅為真值一半，ee被低估為50%；可能被誤判為不合格批次而廢棄，造成資源浪費；若放行，臨床劑量按折光度折算會導致實際給藥量翻倍，引發(fā)胃腸道出血風險。解析：誤差傳遞呈線性，藥品質(zhì)量控制中旋光度誤判屬嚴重OOS（outofspecification）事件。8.（綠色化學2分）步驟1母液經(jīng)回收含15%乙醇、80%正己烷、5%水，請給出一種高效回收方案，使兩者均可循環(huán)使用。答案：先常壓蒸餾回收正己烷（bp69℃），再減壓旋蒸回收乙醇（bp45℃/150mmHg），剩余水相用分子篩3?吸附殘余乙醇，實現(xiàn)兩者分別>95%回收率。解析：共沸組成乙醇/正己烷/水復雜，先利用沸點差切分，再輔以分子篩干燥，避免共沸劑引入。9.（機理書寫4分）寫出Sα苯乙胺選擇性共析SNPA的立體識別簡圖，標出氫鍵與ππ堆積，并解釋為何R鹽溶解度更高。答案：S胺的NH??與SNPA羧酸根形成雙氫鍵（NH···O2.85?），同時S胺苯環(huán)與萘環(huán)呈18°錯位平行，ππ距離3.4?，晶格致密；R鹽中萘環(huán)與苯環(huán)呈42°夾角，ππ距離3.7?，晶格松散，溶劑易插入，溶解度大6.8倍。解析：晶體學數(shù)據(jù)來自2023年J.Org.Chem.88,2145，考生無需背數(shù)據(jù)，但需給出空間位阻與分子間作用力對比。10.（放大虛擬5分）考試系統(tǒng)給出100g級拆分曲線：當乙醇/正己烷=1∶4時，S鹽收率46%，ee99%；1∶9時收率42%，ee99.5%。工廠要求收率≥45%、ee≥99%，且溶劑單耗≤7L·kg?1。請選擇最優(yōu)比例并說明理由。答案：選1∶4。理由：收率46%高于閾值，ee滿足；1∶9雖ee略高，但收率下降4%，且溶劑總量增加25%，單耗>7L·kg?1，不符合綠色生產(chǎn)指標。解析：工業(yè)放大需同時權(quán)衡質(zhì)量、收率與Efactor，不能唯ee論。五、答案匯總與評分要點1.方程式質(zhì)子轉(zhuǎn)移正確2分，漏箭頭或狀態(tài)符扣1分。2.選擇題答案唯一，多選不給分。3.計算題單位、有效數(shù)字、公式各1分，結(jié)果錯誤扣2分。4.簡答題關鍵詞“pH≈2”“萃取效率”各1分，邏輯1分。5.實驗設計需給出手性TLC三要素：手性源、對照、結(jié)果判斷，缺一項扣1分。