有機(jī)合成工2025年高級(jí)技能考試試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，錯(cuò)選、多選、未選均不得分）1.在下列反應(yīng)中，哪一個(gè)最適合用NaBH?還原？A.苯甲酸→苯甲醇B.苯乙酮→1苯乙醇C.硝基苯→苯胺D.苯甲醛→苯甲酸答案：B解析：NaBH?為溫和還原劑，可還原酮羰基為仲醇，對(duì)羧酸、硝基、醛氧化無效。2.下列哪種保護(hù)基對(duì)Grignard試劑穩(wěn)定？A.THP醚B.叔丁基二甲基硅醚（TBS）C.甲氧基甲基醚（MOM）D.芐醚答案：B解析：TBS醚在堿性及中等強(qiáng)度親核條件下穩(wěn)定，可耐受Grignard試劑的強(qiáng)堿性環(huán)境。3.在Swern氧化中，真正起氧化作用的物種是：A.DMSOB.草酰氯C.三乙胺D.氯代硫鎓鹽答案：D解析：草酰氯先活化DMSO生成氯代硫鎓鹽，后者奪取醇β氫完成氧化。4.下列哪對(duì)試劑組合可實(shí)現(xiàn)“一瓶”完成醇→醛→腈的連續(xù)轉(zhuǎn)化？A.IBX，NH?OH·HCl，Et?NB.DMP，NH?，H?O?C.PCC，NaCN，AcOHD.TEMPO/NaOCl，TMSCN，Sc(OTf)?答案：D解析：TEMPO/NaOCl將醇氧化為醛，現(xiàn)場(chǎng)加入TMSCN與Sc(OTf)?催化醛→腈，三組分一鍋。5.下列哪種堿用于生成動(dòng)力學(xué)烯醇鹽？A.LDA，?78°CB.NaH，0°CC.K?CO?，rtD.tBuOK，rt答案：A解析：LDA大位阻、非親核、低溫，優(yōu)先去質(zhì)子化取代較少α氫，生成動(dòng)力學(xué)烯醇鹽。6.在Pd催化Suzuki偶聯(lián)中，下列哪種配體最能抑制β氫消除副反應(yīng)？A.PPh?B.P(tBu)?C.XPhosD.dppe答案：C解析：XPhos為大位阻富電子膦，可加速轉(zhuǎn)金屬并抑制β氫消除，提高產(chǎn)率。7.下列哪種自由基引發(fā)劑可在溫和可見光條件下活化？A.AIBNB.BPOC.Ir(ppy)?D.DTBP答案：C解析：Ir(ppy)?為可見光氧化還原催化劑，吸收450nm藍(lán)光生成長(zhǎng)壽命激發(fā)態(tài)，單電子轉(zhuǎn)移引發(fā)自由基。8.在不對(duì)稱氫化中，哪類配體與Rh(I)組合對(duì)β酮酸酯對(duì)映選擇性最高？A.BINAPB.DuPhosC.SegPhosD.SDP答案：B解析：DuPhos具有剛性環(huán)戊烷骨架，可深腔包裹底物，對(duì)β酮酸酯ee值常>99%。9.下列哪種條件可選擇性脫除NBoc而不影響NCbz？A.TFA/CH?Cl?，0°CB.H?/PdC，MeOHC.NaOMe，MeOH，回流D.BF?·Et?O，CH?Cl?答案：A解析：Boc在酸性下迅速裂解，Cbz需氫解或更強(qiáng)酸，TFA條件溫和，選擇性高。10.在Vilsmeier–Haack反應(yīng)中，真正親電物種為：A.POCl?B.N,N二甲基甲酰胺C.氯代亞胺鎓離子D.二甲胺答案：C解析：DMF與POCl?生成氯代亞胺鎓離子，為芳環(huán)甲?；H電體。11.下列哪條路線可高收率獲得順式1,2環(huán)己二醇？A.環(huán)己烯+OsO?/NMOB.環(huán)己烯+mCPBAC.環(huán)己烯+KMnO?，冷稀D.環(huán)己烯+1)BH?·THF2)H?O?/NaOH答案：A解析：OsO?為順式雙羥基化試劑，立體專一生成順式二醇。12.在Corey–Chaykovsky反應(yīng)中，硫葉立德與酮反應(yīng)產(chǎn)物為：A.環(huán)氧B.環(huán)丙烷C.烯烴D.β羥基硫醚答案：B解析：硫葉立德與羰基反應(yīng)生成環(huán)丙烷，氧被亞甲基取代。13.下列哪種溶劑最利于SNAr反應(yīng)？A.甲苯B.DMSOC.叔丁醇D.水答案：B解析：DMSO為極性非質(zhì)子溶劑，可穩(wěn)定過渡態(tài)，提高氟代芳烴親核取代速率。14.在Wittig反應(yīng)中，使用穩(wěn)定葉立德與醛反應(yīng)，產(chǎn)物烯烴幾何構(gòu)型主要為：A.順式B.反式C.混合D.無法預(yù)測(cè)答案：B解析：穩(wěn)定葉立德通過[2+2]環(huán)加成裂解機(jī)理，熱力學(xué)控制生成反式烯烴。15.下列哪種試劑可實(shí)現(xiàn)“一瓶”將伯醇轉(zhuǎn)化為叔胺？A.MsCl，Et?N，然后NaN?B.PBr?，然后NH?C.DEAD/PPh?，phthalimide，然后NH?NH?D.TEMPO/NaOCl，然后Me?NH·BH?答案：C解析：Mitsunobu引入鄰苯二甲酰亞胺，肼解得伯胺，再還原胺化兩次得叔胺，全程一鍋。16.在光催化[2+2]環(huán)加成中，常用三重態(tài)敏化劑為：A.苯甲酮B.對(duì)二甲氨基苯甲酸C.熒光素D.曙紅Y答案：A解析：苯甲酮三重態(tài)能量高，可能量轉(zhuǎn)移敏化烯烴，促進(jìn)[2+2]交叉環(huán)加成。17.下列哪種條件可實(shí)現(xiàn)酮α位不對(duì)稱胺化？A.CuBr，(R)BINAP，PhI=NTsB.Pd(OAc)?，(S)SegPhos，BocNH?C.Rh?(SNTTL)?，PhI=NNsD.FeCl?，(R)DTBMSegPhos，NaN?答案：C解析：Rh?(SNTTL)?為手性雙銠催化劑，與亞胺碘烷生成金屬氮烯，對(duì)酮α位C–H插入，高對(duì)映選擇性。18.在Barton–McCombie脫氧反應(yīng)中，真正還原自由基為：A.Bu?Sn·B.(TMS)?Si·C.水D.AIBN答案：A解析：Bu?SnH與AIBN生成Bu?Sn·，奪取黃原酸酯硫，生成烷基自由基，再奪氫完成脫氧。19.下列哪種保護(hù)基對(duì)Grignard試劑最不穩(wěn)定？A.TBSB.MOMC.縮酮D.芐基答案：B解析：MOM醚在強(qiáng)堿或親核條件下易裂解，Grignard試劑可將其去保護(hù)。20.在Chan–Lam偶聯(lián)中，常用氧化劑為：A.O?B.Cu(OAc)?C.Ag?OD.空氣答案：D解析：Chan–Lam偶聯(lián)利用空氣作為終端氧化劑，Cu(II)循環(huán)再生，綠色溫和。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或以上正確答案，多選少選均不得分）21.下列哪些試劑組合可實(shí)現(xiàn)醇→醛→羧酸“一瓶”轉(zhuǎn)化？A.TEMPO/NaOCl，NaClO?B.DMP，NaClO?C.PCC，KMnO?D.IBX，NaClO?答案：A、B、D解析：TEMPO或IBX/DMP先氧化醇為醛，NaClO?為Pinnick氧化劑，繼續(xù)氧化為酸，全程一鍋。22.關(guān)于Negishi偶聯(lián)，下列說法正確的是：A.有機(jī)鋅試劑對(duì)水敏感B.可兼容酮羰基C.常用Pd(PPh?)?催化D.可立體保持烯烴構(gòu)型答案：A、B、C、D解析：有機(jī)鋅溫和、官能團(tuán)耐受高，Pd(0)催化，轉(zhuǎn)金屬保持構(gòu)型。23.下列哪些條件可脫除TBS醚？A.TBAF，THFB.HF·Py，CH?Cl?C.AcOH，H?O，40°CD.CsF，DMF答案：A、B、C、D解析：TBS氟離子敏感，酸、氟鹽均可裂解，AcOH/H?O為溫和酸性水解。24.在不對(duì)稱Michael加成中，哪些有機(jī)催化劑常用？A.脯氨酸B.奎寧硫脲C.Takemoto催化劑D.MacMillan咪唑烷酮答案：A、B、C、D解析：四類均為氫鍵或胺催化，可高對(duì)映選擇性活化烯酮或硝基烯烴。25.下列哪些反應(yīng)屬于“氧化還原經(jīng)濟(jì)”策略？A.借氫胺化B.氧化Heck反應(yīng)C.氫自轉(zhuǎn)移酯化D.氮雜Wacker氧化答案：A、C解析：借氫與氫自轉(zhuǎn)移均利用底物自身氫源，無需外源氧化劑，原子經(jīng)濟(jì)高。26.下列哪些光催化劑可用于可見光誘導(dǎo)C–H芳基化？A.Ir(ppy)?B.4CzIPNC.曙紅YD.Ru(bpy)?Cl?答案：A、B、C、D解析：四類均為可見光氧化還原催化劑，可單電子氧化芳基重氮鹽或芳基溴。27.關(guān)于Pauson–Khand反應(yīng)，下列說法正確的是：A.需要CO氣氛B.可分子內(nèi)或分子間C.常用Co?(CO)?D.可不對(duì)稱催化答案：A、B、C、D解析：PK反應(yīng)為烯+炔+CO環(huán)戊烯酮，Co?(CO)?經(jīng)典，手性膦配體可誘導(dǎo)不對(duì)稱。28.下列哪些條件可實(shí)現(xiàn)酮α位不對(duì)稱氟化？A.Selectfluor，(DHQD)?PHALB.NFSI，Cu(OTf)?，(S)tBuBoxC.F?，?78°CD.AgF，(R)BINAP答案：A、B解析：Selectfluor與NFSI為親電氟源，手性相轉(zhuǎn)移或Cu催化可高ee；F?劇烈，AgF無手性。29.下列哪些保護(hù)基對(duì)H?/PdC穩(wěn)定？A.CbzB.BnC.AllocD.TBS答案：D解析：TBS為硅醚，氫解穩(wěn)定；Cbz、Bn、Alloc均會(huì)被PdC氫解。30.在C–H活化中，哪些導(dǎo)向基團(tuán)常用？A.吡啶B.酰胺C.羧酸D.酮答案：A、B、C、D解析：四類均可與金屬配位，形成環(huán)金屬中間體，實(shí)現(xiàn)鄰位C–H活化。三、機(jī)理與合成設(shè)計(jì)題（共30分）31.（6分）寫出下列轉(zhuǎn)化的完整機(jī)理，需畫出所有中間體與電子流向：苯乙酮+LDA→烯醇鋰→與PhNTf?反應(yīng)→烯基三氟甲磺酸酯答案與解析：1)LDA?78°C奪取苯乙酮α氫，生成(Z)烯醇鋰，氧負(fù)離子與Li?緊密離子對(duì)。2)烯醇氧攻擊PhNTf?硫，形成O三氟甲磺酸酯，同時(shí)生成PhN?TMS，后者與Li?結(jié)合。3)硫氧鍵斷裂，離去PhN?TMS，生成烯基三氟甲磺酸酯，雙鍵構(gòu)型保持(Z)。電子流向：烯醇氧孤對(duì)→硫→三氟甲磺酸根離去；硫氧鍵斷裂為協(xié)同過程。32.（8分）設(shè)計(jì)一條從環(huán)己烯出發(fā)，合成順式1,2環(huán)己二胺的路線，要求總收率>50%，使用“一瓶”策略不少于兩步，需給出詳細(xì)步驟、試劑、條件與收率估算。答案：步驟1：環(huán)己烯(10mmol)溶于丙酮水(4:1)，加入N甲基嗎啉N氧化物(NMO,12mmol)、OsO?(0.5mol%)，室溫?cái)嚢?h，TLC顯示原料消失，加入Na?SO?淬滅，旋干得順式1,2環(huán)己二醇，收率95%。步驟2：二醇溶于THF(20mL)，加入鄰苯二甲酰亞胺(22mmol)、PPh?(24mmol)、DEAD(24mmol)，0°C攪拌1h，室溫12h，雙Mitsunobu引入雙鄰苯二甲酰亞胺，收率90%。步驟3：上述雙酰亞胺溶于EtOH(30mL)，加入NH?NH?·H?O(40mmol)，回流2h，冷卻，加入6MHCl(10mL)，再回流1h，旋蒸除EtOH，水相用NaOH調(diào)pH>12，CH?Cl?萃取，得順式1,2環(huán)己二胺，收率85%?？偸章剩?.95×0.90×0.85≈0.73（73%）。解析：雙Mitsunobu實(shí)現(xiàn)雙胺化，構(gòu)型兩次翻轉(zhuǎn)，總體保持順式；肼解水解“一瓶”完成，操作簡(jiǎn)化。33.（8分）閱讀以下合成片段，指出兩處潛在副反應(yīng)并提出改進(jìn)：片段：2溴4硝基苯酚(1.0eq)+K?CO?(2.0eq)+烯丙基溴(1.2eq)，丙酮回流4h，TLC顯示原料消失，主點(diǎn)為烯丙基醚。答案：副反應(yīng)1：烯丙基溴在堿性下發(fā)生E2消除生成丙二烯，降低收率。副反應(yīng)2：酚氧負(fù)離子可發(fā)生Claisen重排，高溫下生成鄰烯丙基苯酚。改進(jìn)：改用烯丙基氯，降低溫度至40°C，加入催化KI(0.1eq)提高親核取代速率；或改用DMF為溶劑，室溫反應(yīng)，抑制消除與重排。34.（8分）寫出下列金屬催化循環(huán)的催化物種、氧化態(tài)變化與關(guān)鍵基元步驟：反應(yīng)：芳基溴+烯丙基醇→芳基烯丙基醚（Pd催化，Cs?CO?，100°C）答案：催化物種：Pd(0)/Pd(II)循環(huán)。步驟：1)ArBr氧化加成至Pd(0)生成ArPd(II)Br。2)烯丙基醇去質(zhì)子生成烯丙基氧負(fù)離子，與ArPd(II)Br轉(zhuǎn)金屬，得ArPd(II)OAll。3)還原消除生成芳基烯丙基醚，再生Pd(0)。氧化態(tài)：Pd(0)→Pd(II)→Pd(0)。關(guān)鍵：轉(zhuǎn)金屬前需堿去質(zhì)子，避免β氫消除；烯丙基位阻小，還原消除快速。四、實(shí)驗(yàn)安全與綠色化學(xué)（共10分）35.（5分）實(shí)驗(yàn)室需放大進(jìn)行50g規(guī)模的Dess–Martin氧化，請(qǐng)列出三條安全操作要點(diǎn)與兩條綠色替代方案。答案：安全要點(diǎn)：1)Dess–Martin試劑具爆炸性，需現(xiàn)配現(xiàn)用，避免金屬勺摩擦，使用PTFE刮刀。2)反應(yīng)放熱，采用丙酮水浴控溫<25°C，緩慢滴加底物。3)后處理加NaHCO?飽和液淬滅，避免酸積累導(dǎo)致副反應(yīng)。綠色替代：1)改用TEMPO/NaOCl體系，水相反應(yīng)，無重金屬。2)使用IBX甘氨酸絡(luò)合物，水溶可降解，濾除即可。36.（5分）指出下列操作違反綠色化學(xué)原則之處并提出改進(jìn)：操作：使用CH?Cl?萃取，旋干后過柱，淋洗劑為純乙酸乙酯，收集餾分旋干，廢液直接倒入水槽。答案：違規(guī)：1)CH?Cl?為鹵代溶劑，揮發(fā)臭氧消耗潛能高；2)純乙酸乙酯洗脫極性大，浪費(fèi)溶劑；3)廢液直排污染水體。改進(jìn)：改用2MeTHF或乙酸乙酯庚烷梯度；采用反相C18閃柱，水甲醇梯度，廢液集中回收蒸餾；安裝活性炭吸附裝置。五、綜合工藝設(shè)計(jì)（共20分）37.（20分）某藥企需生產(chǎn)100kgAPI中間體A，結(jié)構(gòu)為(3R,4S)3氨基4羥基1苯基6庚烯2酮。已知：起始物：苯乙酸（廉價(jià)，≥99%），手性源：L丙氨酸。要求：1)總步數(shù)≤6步；2)手性中心需不對(duì)稱催化或手性輔基，ee≥95%；3)每步收率≥80%，總收率≥30%；4)避免色譜純化，采用結(jié)晶或萃??；5)提供詳細(xì)工藝路線、關(guān)鍵控制點(diǎn)、質(zhì)量指標(biāo)與廢料處理。答案：路線設(shè)計(jì)（工業(yè)友好）：步驟1：苯乙酸→苯乙酰氯苯乙酸(1.0eq)加SOCl?(1.1eq)，70°C2h，減壓蒸除過量SOCl?，得苯乙酰氯，收率98%，直接用于下步。步驟2：L丙氨酸→(S)2((苯乙?；?氨基)丙酸L丙氨酸(1.0eq)溶于2MNaOH，0°C滴加苯乙酰氯(1.05eq)，同時(shí)滴加2MNaOH保持pH1011，室溫1h，HCl調(diào)pH2，過濾，水重結(jié)晶，得白色固體，收率95%，ee>99%（手性源保持）。步驟3：Weinreb酰胺化上述酸(1.0eq)溶于CH?Cl?，加N,O二甲基羥胺鹽酸鹽(1.2eq)、EDCI(1.3eq)、HOBt(1.3eq)、Et?N(3.0eq)，室溫4h，加水萃取，有機(jī)相濃縮，庚烷結(jié)晶，得Weinreb酰胺，收率92%。步驟4：不對(duì)稱Evans羥醛縮合(