2025年有機(jī)合成工(高級(jí))考試練習(xí)題試卷及詳細(xì)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、多選均不得分）1.在下列反應(yīng)中，哪一條路線(xiàn)最適合在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)β紫羅酮（βionone）的工業(yè)化合成？A.檸檬醛+丙酮→假性紫羅酮→β紫羅酮B.檸檬醛+乙酸酐→假性紫羅酮→β紫羅酮C.檸檬醛+乙烯基乙醚→假性紫羅酮→β紫羅酮D.檸檬醛+丙二酸二乙酯→假性紫羅酮→β紫羅酮答案：A解析：路線(xiàn)A為工業(yè)經(jīng)典路線(xiàn)，檸檬醛與丙酮在堿催化下發(fā)生羥醛縮合生成假性紫羅酮，再經(jīng)酸催化環(huán)化即得β紫羅酮，收率>75%，原料廉價(jià)，操作連續(xù)化成熟。其余路線(xiàn)存在原料成本高、副反應(yīng)多或原子經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題。2.下列哪種保護(hù)基對(duì)Grignard試劑呈化學(xué)惰性，且可在溫和條件下用氟離子脫除？A.TBS（叔丁基二甲基硅基）B.Boc（叔丁氧羰基）C.Tr（三苯甲基）D.PMB（對(duì)甲氧基芐基）答案：A解析：TBS醚對(duì)RMgX穩(wěn)定，而B(niǎo)oc、Tr、PMB均含羰基或芐位活潑氫，易與Grignard試劑反應(yīng)。TBS醚可用TBAF在室溫下5min內(nèi)定量脫除，條件溫和。3.在PdcatalyzedBuchwald–Hartwig偶聯(lián)中，下列配體對(duì)氯苯胺與對(duì)溴苯甲醚的C–N偶聯(lián)活性排序正確的是：A.XPhos>RuPhos>PPh3B.PPh3>XPhos>RuPhosC.RuPhos>XPhos>PPh3D.XPhos≈RuPhos>PPh3答案：A解析：XPhos位阻大、給電子能力強(qiáng)，可高效氧化加成Ar–Cl；RuPhos次之；PPh3對(duì)Ar–Cl基本無(wú)活性。實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率：XPhos98%，RuPhos82%，PPh3<5%。4.下列哪種自由基引發(fā)劑最適合在–30°C下引發(fā)烯烴的碘代全氟烷基化？A.AIBNB.BPOC.Et3B/O2D.V65答案：C解析：Et3B/O2體系可在–78°C至室溫快速產(chǎn)生乙基自由基，低溫活性高；AIBN需>60°C；BPO需>80°C；V65需>40°C。5.在不對(duì)稱(chēng)氫化中，若底物為α脫氫氨基酸，催化劑為Rh(R)BINAP，產(chǎn)物構(gòu)型為：A.RB.SC.外消旋D.無(wú)法預(yù)測(cè)答案：A解析：Rh(R)BINAP體系對(duì)α脫氫氨基酸氫化遵循“R配體得R產(chǎn)物”規(guī)律，ee值通常>99%。6.下列哪種試劑可將酮羰基直接轉(zhuǎn)化為偕二氟亞甲基（CF2）？A.DASTB.DeoxoFluorC.PhenoFluorD.XtalFluorE答案：C解析：PhenoFluor（N叔丁基1,1,2,2四氟乙胺）可在室溫下將酮一步轉(zhuǎn)化為CF2，收率70–90%；DAST類(lèi)試劑主要生成單氟或烯基氟。7.在Vilsmeier–Haack甲?；校铝心姆N底物最難反應(yīng)？A.1,3,5三甲氧基苯B.苯甲醚C.氯苯D.萘答案：C解析：氯苯為缺電子芳烴，Vilsmeier試劑親電性不足以進(jìn)攻，需>140°C且收率<20%；其余底物富電子，室溫即可反應(yīng)。8.下列哪種溶劑對(duì)NaBH4還原酯基呈惰性？A.MeOHB.tBuOHC.THFD.H2O答案：C解析：NaBH4在THF中還原酯基速率極慢（k<10–5M–1s–1），而在質(zhì)子溶劑中迅速醇解生成H–，可還原酯。9.在Swern氧化中，若溫度高于–50°C，最易生成的副產(chǎn)物是：A.硫醚B.羧酸C.α氯代酮D.甲硫醚答案：C解析：高溫下活性硫葉立德與烯醇硅醚中間體發(fā)生Pummerer重排，生成α氯代酮；控制–60°C以下可抑制。10.下列哪種催化劑可實(shí)現(xiàn)芳基硼酸與烷基溴的Suzuki–Miyaura偶聯(lián)而不發(fā)生β氫消除？A.Pd(OAc)2/PCy3B.Pd(OAc)2/XPhosC.NiCl2(dppp)D.Pd2(dba)3/Buchwald’s3rdgenerationprecatalyst答案：D解析：第三代Buchwald預(yù)催化劑（PdG3XPhos）可在室溫下實(shí)現(xiàn)烷基溴偶聯(lián)，其大位阻配體抑制β氫消除，收率>90%。11.在Corey–Chaykovsky環(huán)氧化中，若使用二甲基亞甲基硫葉立德，產(chǎn)物立體化學(xué)為：A.順式為主B.反式為主C.無(wú)立體選擇性D.與底物無(wú)關(guān)答案：A解析：硫葉立德體積小于氧葉立德，過(guò)渡態(tài)空間排斥小，與烯烴形成順式環(huán)氧化物為主，dr>95:5。12.下列哪種試劑可用于將伯醇直接轉(zhuǎn)化為叔丁基二甲基硅基醚而不使用堿？A.TBSCl/咪唑B.TBSOTf/2,6lutidineC.TBSCl/DMAPD.TBSCl/AgNO3答案：B解析：TBSOTf為強(qiáng)硅基化試劑，2,6lutidine為弱堿，可在中性條件下5min內(nèi)完成硅醚化，適合堿敏感底物。13.在光催化[2+2]環(huán)加成中，下列哪種光敏劑對(duì)可見(jiàn)光吸收最強(qiáng)（ε>20000M–1cm–1，450nm）？A.Ir(ppy)3B.Ru(bpy)3Cl2C.EosinYD.4CzIPN答案：D解析：4CzIPN（ε450=2.8×104）為給體受體型純有機(jī)光敏劑，吸收強(qiáng)、成本低，無(wú)重金屬污染。14.下列哪種條件可實(shí)現(xiàn)α,β不飽和酮的1,4還原而不影響孤立雙鍵？A.NaBH4/CeCl3·7H2OB.LselectrideC.NaBH4/NiCl2D.NaBH4/Pd/C答案：B解析：Lselectride（Lithiumtrisecbutylborohydride）為位阻強(qiáng)還原劑，優(yōu)先進(jìn)攻β碳，孤立雙鍵不反應(yīng)；Luche條件（A）主要得1,2還原。15.在Barton–McCombie脫氧中，若使用AIBN/PhSiH3，反應(yīng)機(jī)理關(guān)鍵步驟為：A.硅自由基奪硫B.烷基自由基奪氫C.硫代羰基自由基裂解D.硅烷還原硫酯答案：A解析：PhSiH3與AIBN生成PhSiH2·，優(yōu)先奪取硫代羰基硫，生成烷基自由基，再奪氫完成脫氧。16.下列哪種催化劑可實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)環(huán)丙烷化，且對(duì)映選擇性>90%ee？A.Cu(I)/(R)BINAPB.Rh2(OAc)4C.Co(III)/salenD.Fe(III)/BOX答案：A解析：Cu(I)/(R)BINAP與重氮乙酸乙酯催化苯乙烯環(huán)丙烷化，ee94%，已用于工業(yè)生產(chǎn)卡格列凈側(cè)鏈。17.在Mitsunobu反應(yīng)中，若底物為手性仲醇，構(gòu)型翻轉(zhuǎn)率低于90%，最可能原因是：A.偶氮二甲酸二乙酯純度低B.三苯基膦不足C.親核試劑酸性太弱D.反應(yīng)濃度過(guò)高答案：C解析：Mitsunobu需酸性親核試劑（pKa<11）以形成氧膦鹽中間體；若酸性不足，SN2路徑競(jìng)爭(zhēng)，翻轉(zhuǎn)率下降。18.下列哪種試劑可將吲哚3位直接氰基化？A.TMSCN/PhI(OAc)2B.CuCN/NMPC.NaCN/DMSOD.K4[Fe(CN)6]/Pd(OAc)2答案：A解析：TMSCN/PhI(OAc)2為氧化氰化體系，通過(guò)自由基路徑在吲哚3位引入CN，收率75–85%，條件溫和。19.在Shi不對(duì)稱(chēng)環(huán)氧化中，關(guān)鍵手性催化劑為：A.D果糖衍生酮B.L脯氨酸C.(R)BINOLD.(DHQD)2PHAL答案：A解析：Shi催化劑為D果糖衍生手性酮，與Oxone形成二氧雜環(huán)丙烷中間體，對(duì)反式烯烴ee>90%。20.下列哪種條件可實(shí)現(xiàn)酮的α羥基化而不發(fā)生Baeyer–Villiger氧化？A.mCPBA/NaHCO3B.Oxone/丙酮C.MoO5·HMPAD.O2,CuBr,tBuOOH答案：D解析：CuBr/tBuOOH體系通過(guò)自由基路徑生成α羥基酮，無(wú)過(guò)氧酸參與，避免重排；mCPBA易引發(fā)Baeyer–Villiger。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列哪些試劑可用于將羧酸直接還原為醛？A.DIBALH,–78°CB.RedAl,0°CC.LiAlH(OtBu)3,–60°CD.BH3·THF,25°C答案：A、C解析：DIBALH低溫下可停在醛；LiAlH(OtBu)3為位阻還原劑，亦可還原至醛；RedAl與BH3易過(guò)度還原為醇。22.下列哪些條件可實(shí)現(xiàn)芳基氟的構(gòu)建？A.Balz–SchiemannB.HalexC.SandmeyerD.Pdcatalyzedfluorination答案：A、B、C、D解析：四者均為實(shí)用芳基氟化路徑；Balz–Schiemann為熱解重氮鹽；Halex為鹵素交換；Sandmeyer用BF4–；Pd催化可用AgF或CsF。23.下列哪些溶劑對(duì)nBuLi呈惰性？A.THFB.Et2OC.DMFD.Hexane答案：A、B、D解析：DMF含活性氫，與nBuLi立即反應(yīng)生成醛烯醇鋰；THF、Et2O、Hexane在低溫下穩(wěn)定。24.下列哪些保護(hù)基可在氫解條件下脫除？A.CbzB.PMBC.TrocD.Bn答案：A、B、D解析：Cbz、PMB、Bn均可用Pd/CH2脫除；Troc需Zn/AcOH或CdPb還原。25.下列哪些反應(yīng)可用于構(gòu)建C–N軸手性？A.CucatalyzedatroposelectiveUllmannB.PdcatalyzedC–HarylationC.OrganocatalyticatroposelectiveaminationD.Rhcatalyzed[2+2+2]cycloaddition答案：A、B、C解析：三者均已報(bào)道構(gòu)建軸手性聯(lián)芳胺；[2+2+2]環(huán)加成主要生成中心手性，非軸手性。26.下列哪些底物適合參與EnantioselectiveHeck反應(yīng)？A.環(huán)己烯基三氟甲磺酸酯B.芳基碘C.烯基溴D.芐基氯答案：A、B、C解析：Heck反應(yīng)需sp2鹵化物；芐基氯為sp3，易發(fā)生還原偶聯(lián)而非Heck。27.下列哪些條件可實(shí)現(xiàn)α氨基酸的β羥基化？A.Pd(OAc)2/PhI(OAc)2B.Fe(PDP)/H2O2C.Cu(OTf)2/O2D.Photoredox/TEMPO答案：B、C解析：Fe(PDP)為White催化劑，可βC–H羥基化；Cu(OTf)2/O2通過(guò)自由基路徑；Pd/PhI(OAc)2主要α羥基化；光/TEMPO為醇氧化。28.下列哪些試劑可用于脫除TBS醚？A.TBAFB.HF·PyC.CSAD.PPTS答案：A、B解析：TBAF與HF·Py可定量脫TBS；CSA、PPTS酸性弱，需加熱，易破壞酸敏感底物。29.下列哪些因素可提高Suzuki偶聯(lián)對(duì)氯苯的轉(zhuǎn)化率？A.使用XPhosB.微波加熱C.加入水D.使用Cs2CO3答案：A、B、C、D解析：四者協(xié)同：XPhos促進(jìn)氧化加成；微波縮短時(shí)間；水助硼酸水解；Cs2CO3提供溫和堿。30.下列哪些底物可參與[3,3]σ重排？A.ClaisenB.CopeC.CarrollD.Ireland–Claisen答案：A、B、C、D解析：四者均為經(jīng)典[3,3]σ重排，僅底物類(lèi)型不同。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）31.在Wittig反應(yīng)中，使用穩(wěn)定葉立德主要生成E烯烴。答案：√解析：穩(wěn)定葉立德（如Ph3P=CHCO2Et）通過(guò)熱力學(xué)控制，E烯烴為主。32.DMP氧化可在水相中進(jìn)行。答案：×解析：DMP遇水迅速水解為碘苯與乙酸，需無(wú)水CH2Cl2。33.光催化還原脫鹵中，Ir(ppy)3的激發(fā)態(tài)電位足以還原C–Br鍵。答案：√解析：Ir(ppy)3Ered=–1.73VvsSCE，低于A(yíng)r–Br鍵BDE，電子轉(zhuǎn)移可行。34.使用NaBH4還原硝基苯可得苯胺。答案：×解析：NaBH4單獨(dú)不還原硝基，需Pd/C或NiCl2共催化。35.在Sharpless不對(duì)稱(chēng)環(huán)氧化中，(+)DET給出S構(gòu)型環(huán)氧。答案：×解析：(+)DET給出R構(gòu)型環(huán)氧；S構(gòu)型需(–)DET。36.烯烴的臭氧解后，用DMS還原可得醛；用H2O2氧化可得羧酸。答案：√解析：DMS為還原后處理得醛；H2O2氧化中間體過(guò)氧酸，得羧酸。37.使用nBuLi進(jìn)行鄰位鋰化時(shí)，DMG（導(dǎo)向基）必須位于間位。答案：×解析：DMG需位于鄰位或間位，但鄰位更常見(jiàn)，如OMe、CONiPr2。38.在Negishi偶聯(lián)中，有機(jī)鋅試劑對(duì)水敏感，需嚴(yán)格無(wú)水。答案：√解析：RZnX遇水立即質(zhì)子化，需惰性氣氛。39.使用TEMPO/NaClO氧化伯醇，可停在醛階段。答案：√解析：控制pH8.5–9.0，NaClO當(dāng)量1.1eq，可避免過(guò)度氧化。40.在C–H活化中，五元環(huán)鈀環(huán)中間體比六元環(huán)更穩(wěn)定。答案：√解析：五元環(huán)張力小，Pd–C鍵角接近90°，形成速率快。四、合成設(shè)計(jì)題（共30分）41.（10分）以苯甲醛為唯一芳香原料，設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)制備4氟聯(lián)苯4'甲酸甲酯，要求：(1)使用不超過(guò)5步；(2)必須涉及C–F鍵形成；(3)給出每步反應(yīng)條件與關(guān)鍵中間體結(jié)構(gòu)。答案與解析：Step1：苯甲醛與Ph3P=CHOMe發(fā)生Wittig反應(yīng)，得肉桂醛甲?；苌铮‥PhCH=CHCHO），收率85%。Step2：與羥胺成肟，NaOCl環(huán)氧化得異噁唑，再經(jīng)Ni(Raney)還原得β氨基醇，脫水得苯乙烯（一鍋法），收率78%。Step3：苯乙烯與對(duì)溴苯硼酸Suzuki偶聯(lián)（PdG3XPhos,K2CO3,80°C），得4溴聯(lián)苯，收率92%。Step4：nBuLi–78°C鋰化，與NFSI（N氟苯磺酰亞胺）反應(yīng)，得4氟聯(lián)苯，收率75%。Step5：nBuLi–60°C再次鋰化，CO2淬滅，CH2N2酯化，得目標(biāo)酯，收率70%。總收率：0.85×0.78×0.92×0.75×0.70≈0.30，即30%，符合工業(yè)放大要求。42.（10分）由環(huán)己烯出發(fā)，設(shè)計(jì)不對(duì)稱(chēng)合成(R)3羥基環(huán)己酮，要求ee>95%，步驟≤4步。答案與解析：Step1：環(huán)己烯與mCPBA環(huán)氧化，得1,2環(huán)氧環(huán)己烷，收率90%。Step2：Jacobsen水解（0.5mol%(R,R)salenCo(III),H2O,0°C），動(dòng)力學(xué)拆分，未反應(yīng)環(huán)氧為(1R,2S)1，收率45%，ee98%。Step3：RedAl開(kāi)環(huán)，得(1R,2S)環(huán)己1,2二醇，收率95%。Step4：DMP選擇性氧化仲醇，得(R)3羥基環(huán)己酮，收率85%，ee97%。路線(xiàn)簡(jiǎn)潔，催化劑可回收，已用于百克級(jí)制備。43.（10分）以丙二酸二乙酯和3溴丙烯為原料，合成2烯丙基2甲基1,3環(huán)戊二酮，步驟≤6步。答案與解析：Step1：丙二酸二乙酯與3溴丙烯在NaH/DMF中烷基化，得二烯丙基丙二酸二乙酯，收率88%。Step2：NaH再次烷基化，加入CH3I，得甲基二烯丙基丙二酸二乙酯，收率85%。Step3：KOH/EtOH水解，酸化得三羧酸，脫羧得2,2二甲基4戊烯酸，收率80%。Step4：SOCl2酰氯化，收率95%。Step5：與乙烯基溴化鎂發(fā)生Negishi偶聯(lián)（Zn插入），得7烯2,2二甲基酰氯，收率78%。Step6：AlCl35mol%分子內(nèi)Friedel–Crafts?；媚繕?biāo)環(huán)戊二酮，收率72%。總收率：0.88×0.85×0.80×0.95×0.78×0.72≈0.27，即27%，路線(xiàn)短，原料廉價(jià)。五、機(jī)理題（共10分）44.（5分）寫(xiě)出下列轉(zhuǎn)化的分步電子推動(dòng)機(jī)理：對(duì)甲氧基苯甲醛+丙二酸+吡啶→對(duì)甲氧基肉桂酸（Knoevenagel–Doebner）答案與解析：Step1：吡啶奪丙二酸αH，生成碳負(fù)離子；Step2：碳負(fù)離子進(jìn)攻醛羰基，形成β羥基丙二酸中間體；Step3：吡啶催化脫水，形成α,β不飽和二酸；Step4：熱解脫羧，得肉桂酸。電子推動(dòng)：丙二酸烯醇化→碳負(fù)離子→羰基加成→質(zhì)子轉(zhuǎn)移→E1cb脫水→脫羧。45.（5分）寫(xiě)出Pd(0)/XPhos催化下，對(duì)氯苯甲醚與苯胺的Buchwald–Hartwig偶聯(lián)催化循環(huán)，標(biāo)出氧化態(tài)。答案與解析：Cycle：Pd(0)L2→氧化加成Ar–Cl得Pd(II)Ar(Cl)L2→與胺去質(zhì)子化得Pd(II)Ar(NHAr)L2→還原消除得產(chǎn)物，再生Pd(0)L2。氧化態(tài)：0→+2→+2→0。六、實(shí)驗(yàn)安全與工藝題（共10分）46.（5分）實(shí)驗(yàn)室需放大制備500g3硝基4甲氧基苯甲酸，采用KMnO4氧化3硝基4甲氧基甲苯。請(qǐng)計(jì)算理論需KM