2025年有机合成工笔试模拟题及答案

2025年有机合成工笔试模拟题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在下列反应中，哪一个最适合用于在芳环上引入硝基？A.Friedel–Crafts烷基化B.硝化反应C.磺化反应D.卤代反应答案：B解析：硝化反应使用浓硝酸与浓硫酸的混酸体系，可在芳环上直接引入硝基，是经典的亲电取代反应。2.下列哪种试剂可将一级醇氧化为醛而不进一步氧化为羧酸？A.KMnO₄/H⁺B.Jones试剂C.PCCD.浓HNO₃答案：C解析：PCC（吡啶氯铬酸盐）为温和氧化剂，在无水条件下将一级醇氧化为醛，停止在醛阶段；其余试剂均会过度氧化至羧酸。3.下列关于Diels–Alder反应的描述，错误的是：A.属于[4+2]环加成B.反应具有立体专一性C.双烯体必须采取scis构象D.吸电子取代的二烯体活性更高答案：D解析：吸电子取代应位于亲双烯体（dienophile）上才能降低LUMO能级，提高反应活性；双烯体上给电子取代才有利于升高HOMO能级。4.在Wittig反应中，下列哪种碱最常用于生成磷叶立德？A.NaHB.nBuLiC.K₂CO₃D.Et₃N答案：B解析：nBuLi为强碱，可快速夺取磷盐α氢，生成磷叶立德；NaH碱性虽强但溶解性差，Et₃N碱性不足。5.下列化合物中，哪一个最容易发生SN1反应？A.叔丁基溴B.异丙基溴C.溴甲烷D.溴苯答案：A解析：SN1反应速率取决于碳正离子稳定性，叔丁基溴解离后生成稳定的叔碳正离子，反应最快。6.在Grignard试剂制备中，下列哪种溶剂最适合？A.乙醇B.四氢呋喃C.水D.乙酸答案：B解析：Grignard试剂对质子敏感，THF为惰性醚类溶剂，可稳定RMgX并溶解镁盐；乙醇、水、乙酸均含活泼质子。7.下列哪种保护基对酸性条件最稳定？A.THP醚B.TBS醚C.MOM醚D.苄醚答案：D解析：苄醚需氢解条件（Pd/C，H₂）脱除，对酸稳定；THP、MOM、TBS醚均可在酸催化下水解。8.在Suzuki偶联中，通常需要加入何种碱？A.醋酸B.Na₂CO₃水溶液C.BF₃·Et₂OD.无水ZnCl₂答案：B解析：Suzuki偶联需弱碱（如Na₂CO₃、K₃PO₄）促进硼酸转金属化；强酸或路易斯酸会抑制催化循环。9.下列哪种还原剂可选择性还原α,β不饱和酮的C=C双键？A.NaBH₄B.LiAlH₄C.H₂/Pd–CD.9BBN答案：C解析：H₂/Pd–C可优先还原C=C，保留羰基；NaBH₄、LiAlH₄还原羰基；9BBN为硼氢化试剂，作用于双键但后续需氧化才得醇。10.在Swern氧化中，真正起氧化作用的物种是：A.DMSOB.草酰氯C.三乙胺D.氯代二甲基锍离子答案：D解析：草酰氯先活化DMSO生成氯代二甲基锍离子，后者夺取醇的α氢，完成氧化；三乙胺仅用于去质子。11.下列哪种化合物不能作为Michael受体？A.丙烯酸甲酯B.甲基乙烯基酮C.苯乙烯D.丙烯腈答案：C答案：C解析：Michael受体需含吸电子基共轭双键，苯乙烯双键无吸电子基，仅可参与亲电加成或自由基聚合。12.在Birch还原中，芳环上取代基对还原位置的影响，正确的是：A.给电子基促进邻位还原B.吸电子基促进对位还原C.给电子基促进间位还原D.吸电子基促进邻位还原答案：C解析：给电子基通过超共轭稳定负离子，使电子密度较高的间位被质子化，最终得到1,4环己二烯衍生物。13.下列哪种条件可脱除Boc保护基？A.TFA/CH₂Cl₂B.10%NaOHC.H₂/Pd–CD.无水ZnBr₂答案：A解析：Boc为叔丁氧羰基，在酸性（TFA）下迅速裂解为异丁烯与CO₂；碱、氢解、路易斯酸均无效。14.在Sharpless不对称环氧化中，催化体系需加入何种金属？A.Ti(OiPr)₄B.VO(acac)₂C.MoO₂(acac)₂D.Cr(CO)₆答案：A解析：Ti(OiPr)₄与手性酒石酸酯形成双核配合物，为SharplessAE的核心催化剂；钒、钼体系无对映选择性。15.下列哪种试剂可将羧酸直接还原为醇？A.NaBH₄B.LiAlH₄C.DIBALHD.RedAl答案：B解析：LiAlH₄为强氢负供体，可彻底还原羧酸至伯醇；NaBH₄活性不足，DIBALH需低温控制至醛阶段。16.在Heck反应中，活性最高的芳基卤是：A.芳基氟B.芳基氯C.芳基溴D.芳基碘答案：D解析：氧化加成速率I>Br>Cl>F，芳基碘最易与Pd(0)发生氧化加成，反应最快。17.下列哪种化合物最适合作为Claisen重排的前体？A.烯丙基苯醚B.烯丙基乙酸酯C.烯丙基胺D.烯丙基醇答案：A解析：Claisen重排需烯丙基乙烯基醚结构，烯丙基苯醚在加热下发生[3,3]σ迁移，生成邻烯丙基苯酚。18.在Mitsunobu反应中，偶氮试剂的作用是：A.亲核试剂B.氧化剂C.脱水剂D.配体答案：C解析：DEAD或DIAD与PPh₃生成两性离子中间体，夺取醇质子并活化亲核试剂，实质为脱水偶联。19.下列哪种溶剂对NaH最稳定？A.甲醇B.DMFC.水D.乙醇答案：B解析：DMF为惰性极性非质子溶剂，不与NaH反应；醇、水会迅速放氢，危险。20.在不对称氢化中，BINAP配体的手性元素位于：A.磷原子B.联萘轴手性C.碳碳双键D.氮原子答案：B解析：BINAP为1,1'联萘2,2'双二苯膦，手性源于联萘阻转异构轴。二、多项选择题（每题2分，共20分，多选少选均不得分）21.下列哪些试剂可用于将醛氧化为羧酸？A.AgNO₃/NH₃（Tollens）B.KMnO₄/H⁺C.NaClO₂/NaH₂PO₄（Pinnick）D.PCC答案：A、B、C解析：Tollens、KMnO₄、Pinnick均可氧化醛至酸；PCC仅氧化至醛，不继续。22.关于DMAP的催化作用，正确的是：A.可作为酰化催化剂B.属于亲核性催化剂C.可用于酯化、酰胺化D.属于路易斯酸答案：A、B、C解析：DMAP通过亲核攻击酸酐或酰氯生成活性酰基吡啶盐，降低活化能；非路易斯酸。23.下列哪些反应属于“点击化学”范畴？A.CuAACB.SPAACC.Diels–AlderD.Thiol–ene答案：A、B、D解析：CuAAC、SPAAC、Thiolene均满足模块化、高产率、副产物无害；Diels–Alder虽高效但非点击化学原始定义。24.下列哪些保护基可用氟离子脱除？A.TBSB.TBDPSC.TIPSD.Bn答案：A、B、C解析：硅醚保护基对F⁻敏感，生成Si–F键驱动裂解；苄醚需氢解。25.下列哪些条件可实现酮的α单卤代？A.X₂/NaOH（haloform）B.X₂/HOAcC.(COCl)₂/DMSO，然后X₂D.1.LDA,–78°C;2.X₂答案：B、D解析：酸性X₂/HOAc通过烯醇慢速卤代得α卤酮；LDA先形成烯醇负离子，再与X₂反应可控单卤代；haloform得三卤甲基酮。26.下列哪些金属可用于催化交叉偶联？A.PdB.NiC.CuD.Fe答案：A、B、C、D解析：Pd为经典，Ni为廉价替代，Cu适用于Ullmann/Goldberg，Fe近年发展Fe(acac)₃/NHC体系。27.下列哪些化合物可作为1,3偶极体参与环加成？A.重氮甲烷B.硝酮C.臭氧D.叠氮苯答案：A、B、D解析：重氮烷、硝酮、有机叠氮均为经典1,3偶极体；臭氧为1,3偶极体但反应模式特殊，常归臭氧化。28.下列哪些还原剂属于氢负供体？A.NaBH₄B.LiAlH₄C.DIBALHD.RedAl答案：A、B、C、D解析：四者均提供H⁻，区别在强度与选择性。29.下列哪些操作可有效除去反应中残余的Pd？A.硫脲树脂搅拌B.活性炭吸附C.氨水洗D.硅胶柱层析答案：A、B解析：硫脲、聚硫醚树脂可螯合Pd；活性炭吸附金属纳米颗粒；氨水对Pd无效，硅胶柱分离效果有限。30.下列哪些溶剂需经严格除水后才能用于Grignard反应？A.THFB.Et₂OC.甲苯D.DMF答案：A、B、C解析：THF、Et₂O、甲苯均常含ppm级水，需Na/二苯甲酮回流除水；DMF本身含活泼质子，根本不适合。三、完成反应式（每空2分，共30分）31.苯乙酮+①LDA,–78°C→AA+②PhCHO→BB+③PCC→C答案：A：苯乙酮烯醇锂B：3羟基1,3二苯基丙1酮C：1,3二苯基丙1,3二酮（dibenzoylmethane）解析：LDA夺α氢生成烯醇锂，与苯甲醛aldol，PCC氧化仲醇至β二酮。32.环己烯+①mCPBA→DD+②NaN₃/NH₄Cl→EE+③PPh₃/H₂O→F答案：D：环己烯氧化物E：反2叠氮环己醇F：反2氨基环己醇解析：mCPBA环氧化，NaN₃开环得叠氮醇，Staudinger还原叠氮至胺。33.对溴苯甲酸+①SOCl₂→GG+②NaBH₄/THF→HH+③PBr₃→I答案：G：对溴苯甲酰氯H：对溴苯甲醇I：对溴苄溴解析：酰氯化，NaBH₄还原酰氯至醇，PBr₃溴代得苄溴。34.丙炔酸甲酯+①CuI/NaIO₄→JJ+②苯乙烯，加热→K答案：J：丙炔酸铜(I)盐（原位生成）K：1苯基1,2二羧酸甲酯环己烯（Diels–Alder加合物）解析：CuI/NaIO₄氧化偶联生成二炔，但丙炔酸甲酯在热条件下自聚或参与Diels–Alder；此处题设简化，实际需调控。更合理路径：丙炔酸甲酯作为亲双烯体与苯乙烯（电子富集烯）在高温下发生[2+2]或Diels–Alder，但苯乙烯为双烯体不足，故题设假设存在原位生成共轭双烯，考生只需写出环己烯二酯结构即可。35.2环己烯1酮+①Me₂CuLi→LL+②LDA;③PhSeBr→MM+④H₂O₂→N答案：L：3甲基环己酮M：2苯硒基3甲基环己酮N：2环己烯1酮3甲基（重新引入双键）解析：Gilbert试剂共轭加成，LDA夺α氢，PhSeBr亲电硒化，H₂O₂氧化消除得α,β不饱和酮。四、合成设计题（共30分）36.以苯和不超过四个碳的有机原料，设计合成4苯基2丁酮（PhCH₂CH₂COCH₃）。要求：（1）写出retrosyntheticanalysis（4分）（2）写出分步反应式，注明试剂、条件（16分）（3）指出关键步骤机理类型（2分）（4）估算总产率（假设每步80%，共5步）（2分）（5）提出一种不对称合成路线，ee>90%（6分）答案：（1）逆合成：4苯基2丁酮→苯丙酸+甲基锂（或丙酰苯+甲基铜）苯丙酸→苯+丙酰氯+Friedel–Crafts或：苯乙酸→苯+ClCH₂COOH→苯乙酸→还原→苯乙醇→溴代→格氏+乙腈→酮（2）路线一（Friedel–Crafts酰化）：Step1：苯+丙酰氯，AlCl₃，0°C→苯丙酮（85%）Step2：苯丙酮+NaBH₄/EtOH→1苯丙醇（90%）Step3：1苯丙醇+PBr₃，0°C→1苯丙溴（88%）Step4：1苯丙溴+Mg，THF→格氏试剂Step5：格氏试剂+CH₃COCl，–40°C→4苯基2丁酮（75%）总产率：0.85×0.90×0.88×0.80×0.75≈0.36（36%）（3）关键步骤：Step1为Friedel–Crafts酰化，亲电取代机理；Step5为酮与格氏试剂加成消除机理。（4）见上估算。（5）不对称路线：采用Evans辅基：Step1：乙酰氯+(S)4苄基噁唑烷酮，nBuLi→(S)N乙酰基噁唑烷酮Step2：TiCl₄，iPr₂NEt，苯丙醛→羟醛加成，dr>95:5Step3：LiOH/H₂O₂→羟基酸Step4：IBX氧化→β酮酸Step5：脱羧，DMSO，150°C→4苯基2丁酮，ee92%（经HPLC验证）五、机理阐述题（共20分）37.写出下列反应的完整电子推动机理，并解释为何产物为单一非对映体：反2苯甲酰氧基3苯基环氧乙烷+Me₂CuLi→反2苯基3羟基1苯甲酰氧基环丙烷答案：1.Me₂CuLi中Me⁻作为软亲核体，进攻环氧位阻较小的碳（与苯甲酰氧基反位的C3），形成氧负离子中间体。2.氧负离子分子内回攻邻近的C1（苯甲酰氧基α碳），发生分子内Williamson型关环，生成环丙烷。3.整个过程保持反式关系，因邻基参与要求背面进攻，最终得单一反式产物。电子推动图：Cu⁻Me→Me⁻+CuMeMe⁻攻击C3，C–O键断裂，负电荷在OO⁻攻击C1，C–OAc键断裂，形成环丙烷，AcO⁻离去（实际为分子内，AcO仍连于环外）。实验测得dr>98:2，证实邻基参与立体控制。六、实验安全与绿色化学（共10分）38.实验室需放大进行50mmol的LiAlH₄还原，回答：（1）称量LiAlH₄的最佳操作（2分）（2）淬灭反应时的正确顺序与注意事项（4分）（3）如何回收淬灭后的铝盐，减少废液（2分）（4）替代还原剂（2分）答案：（1）于干燥氮气手套箱内，用干燥PTFE勺快速称取，避免暴露空气；称量瓶先抽真空火焰干燥，冷却至室温后通N₂。（2）淬灭顺序：反应毕，冰盐浴冷却至0°C，缓慢滴加EtOAc（与LAH等摩尔）→滴加10%NaOH（至不再放氢）→滴加水（使铝盐溶解）。严禁先加水，防止剧烈放氢喷溅。（3）收集铝盐悬浊液，通CO₂使生成Al(OH)₃沉淀，过滤，固体作为建材填料；滤液为NaCl/Na₂SO₄，可蒸发结晶。（4）可用NaBH₄/MeOH、DIBALH、RedAl或催化氢化（H₂/Pd–C）替代，视底物官能团耐受性选择。七、综合谱图解析（共20分）39.某无色液体，分子式C₁₀H₁₂O₂，IR：1715cm⁻¹强，1600、1500cm⁻¹芳环；¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.28–7.16(m,5H),4.25(t,J=7.0Hz,2H),2.75(t,J=7.0Hz,2H),2.15(s,3H),1.95(s,3H)；¹³CNMRδ207.1,171.2,141.5,128.4,126.0,64.2,35.1,30.2,20.8；MSm/z164(M⁺,20%),105(100%)。推断结构并归属信号。答案：结构：4苯基2丁酮乙酸酯（PhCH₂CH₂COCH₃的乙酰化产物）解析：1715cm⁻¹为酮C=O与酯C=O重叠；1600、1500cm⁻¹为芳环。¹HNMR：7.28–7.16(5H,Ph)4.25(t,2H,OCH₂,与酯氧相连)2.75(t,2H,PhCH₂)2.15(s,3H,酮αCH₃)1.95(s,3H,乙酰基CH₃)¹³CNMR：207.1