2025年大学《分子科学与工程》专业题库- 金属有机化合物分子设计与合成

2025年大学《分子科学与工程》专业题库——金属有机化合物分子设计与合成考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。下列选项中，只有一项符合题意。）1.下列哪个化合物不属于金属有机化合物？A.Fe(CO)5B.[Cu(NH3)4]SO4C.Cr(C6H6)2D.CpTiCl32.根据晶体场理论，下列哪种配体场强最强？A.F-B.H2OC.NH3D.CO3.18电子规则主要适用于哪种类型的金属有机化合物？A.酸式盐B.烯烃配合物C.芳香族配合物D.卤化物配合物4.下列哪个反应不是金属有机化学中的典型加成反应？A.格氏试剂与羰基化合物的反应B.碳烯与烯烃的反应C.金属与卤代烃的反应D.醇的消去反应5.哪种金属离子常用于催化烯烃的复分解反应？A.NiB.PdC.PtD.Cu6.下列哪个试剂常用于有机合成中的脱羧反应？A.NaHB.LDAC.Diisobutylaluminumhydride(DIBAL-H)D.Boc2O7.金属卡宾配合物通常由哪种化合物制备？A.碳烯B.烯烃C.芳香烃D.醛8.下列哪个反应不是Wittig反应？A.酮与Ph3P=CH2反应生成烯烃B.酸催化下烯烃与Ph3P=CH2反应生成环状化合物C.醛与Ph3P=CH2反应生成烯烃D.酮与Ph3P=CH2反应生成醛9.金属有机化学在哪个领域应用广泛？A.有机合成B.材料科学C.药物化学D.以上都是10.下列哪种方法不属于金属有机化合物的固体状态合成？A.高温高压法B.化学气相沉积法C.溶液蒸发法D.溅射沉积法二、填空题（每空1分，共20分。）1.金属有机化合物是指含有______与______直接成键的化合物。2.晶体场理论主要解释了金属离子与______之间的相互作用。3.金属有机化合物中的成键通常涉及______轨道和______轨道的杂化。4.碳烯是一类含有______碳原子的活性中间体。5.碳负离子是一类含有______个电子的亲核试剂。6.金属有机化合物在催化领域的重要应用包括______和______。7.分子设计是指根据目标分子的______和______，设计合成路线的过程。8.金属有机化学的发展对______和______等领域产生了深远影响。9.配位数为______的金属离子最容易被烯烃配位。10.金属有机化合物的稳定性与其______密切相关。三、简答题（每题5分，共20分。）1.简述18电子规则的内容及其意义。2.解释什么是碳烯，并列举两种常见的碳烯制备方法。3.比较金属有机化合物与一般有机化合物的异同点。4.简述金属有机化合物在催化C-H键活化方面的应用。四、合成题（每题10分，共20分。）1.设计合成以下化合物的两条不同路线，并简述每条路线的关键步骤和反应条件。（目标分子：环己烯）2.以苯甲酸为起始原料，设计合成环戊烯酮的一种合成路线，并简述每步反应的机理。五、论述题（10分。）讨论金属有机化合物在药物开发方面的应用前景和挑战。试卷答案一、选择题1.B2.D3.B4.D5.B6.C7.A8.B9.D10.C二、填空题1.金属；有机原子2.配体3.金属；有机原子4.一个5.八6.烯烃的氢化；碳-碳键的偶联7.结构；性质8.有机合成；材料科学9.四10.电子结构三、简答题1.18电子规则认为，稳定的金属有机化合物中心金属原子周围的成键电子总数（包括共享电子和中心金属的价电子）通常为18个。这个规则可以预测金属有机化合物的稳定性和反应性。解析思路：理解18电子规则的定义和作用，并解释其对金属有机化合物稳定性的影响。2.碳烯是一类含有碳碳双键和未成对电子的碳原子，表现为高度活泼的中间体。常见的制备方法包括：由烯烃与金属试剂反应生成金属卡宾，或者由酰基锂与烯烃反应生成。解析思路：定义碳烯，并列举两种常见的制备方法及其反应物。3.金属有机化合物与一般有机化合物的相同点在于都含有碳元素，并遵循有机化学的基本原理。不同点在于金属有机化合物中含有金属-有机键，其成键性质和反应性不同于C-C、C-H等键，且金属有机化合物通常具有更高的反应活性和更复杂的结构。解析思路：比较两者在组成、成键和反应性方面的异同。4.金属有机化合物在催化C-H键活化方面的应用体现在利用过渡金属催化剂将惰性的C-H键转化为活性更高的官能团，或者直接参与有机合成反应。例如，Pd、Ru等金属配合物可以催化烯烃的氢化、芳构化等反应。解析思路：解释C-H键活化的概念，并举例说明金属有机化合物在催化C-H键活化方面的应用。四、合成题1.路线一：苯甲酸与LiAlH4反应生成苯甲醇，苯甲醇与格氏试剂RMgX反应生成环己烯。关键步骤：LiAlH4还原苯甲酸，格氏试剂与苯甲醇反应。反应条件：无水乙醚，室温至回流。路线二：苯甲酸与CO和AlCl3反应生成苯甲酰基氯，苯甲酰基氯与环戊烯反应生成环戊烯酮，环戊烯酮在酸性条件下水解生成环己烯。关键步骤：苯甲酰基氯的生成，环戊烯与苯甲酰基氯的反应，水解反应。反应条件：CO气氛，AlCl3催化，酸性水解。解析思路：设计两条合成路线，要求路线合理，反应步骤清晰，并简述关键步骤和反应条件。2.路线：苯甲酸与LiAlH4反应生成苯甲醇，苯甲醇与环戊烯反应生成环戊烯醇，环戊烯醇氧化生成环戊烯酮。关键步骤：LiAlH4还原苯甲酸，环戊烯与苯甲醇的反应，氧化反应。反应条件：无水乙醚，室温至回流，氧化剂如CrO3或KMnO4。解析思路：设计一条合成路线，要求路线合理，反应步骤清晰，并简述每步反应的机理。此处路线较为简单，实际合成可能需要更复杂的多步反应。五、论述题金属有机化合物在药物开发方面的应用前景广阔，主要体现在以下几个方面：1）作为药物