2025年考研《有机化学》合成路线设计真题卷(含解析版)

2025年考研《有机化学》合成路线设计练习题卷(含解析版)一、选择题（每题2分，共20分）1.下列化合物中，最适合作为Grignard试剂制备前体的是A.溴苯（PhBr）B.对硝基溴苯（pNO₂C₆H₄Br）C.邻羟基溴苯（oHOC₆H₄Br）D.对甲氧基溴苯（pMeOC₆H₄Br）答案：D解析：Grignard试剂要求卤代芳烃不含活泼质子（如OH、NH、COOH）及强吸电子基（如NO₂），否则会发生去质子化或电子转移副反应。甲氧基为弱给电子基，稳定芳环且不与RMgX反应，故D最佳。2.欲由苯甲醛合成α,β不饱和酮PhCH=CHCOCH₃，首选的缩合条件是A.丙酮/NaOH/ΔB.丙酮/NaH/THF/0℃C.丙酮/LDA/−78℃D.丙酮/TiCl₄/Et₃N/RT答案：A解析：ClaisenSchmidt缩合（交叉羟醛缩合）在稀碱、加热条件下即可高效进行，苯甲醛无αH，丙酮提供αH，直接生成查尔酮型产物。3.下列反应中，哪一步最可能产生外消旋化A.(S)2溴丁烷与NaCN/DMSOB.(S)2丁醇与SOCl₂/吡啶C.(S)2碘辛烷与Mg/乙醚D.(S)2氯丁烷与AgNO₃/乙醇答案：D解析：AgNO₃/乙醇为SN1条件，碳正离子中间体平面化，导致手性中心外消旋化；其余为SN2或金属插入，构型保持或翻转。4.化合物A（C₈H₁₀O）与NaH反应放出H₂，与PCC反应得C₈H₈O，与2,4DNPH呈阳性，但无银镜反应，A的结构为A.2苯乙醇B.苯乙酮C.1苯乙醇D.对甲基苯酚答案：C解析：与NaH反应说明含OH；PCC氧化后分子式失H₂，得酮羰基；无银镜说明非醛；1苯乙醇氧化得苯乙酮，符合全部信息。5.下列哪种试剂可将羧酸直接还原为醛A.LiAlH₄B.DIBALHC.BH₃·THFD.RedAl答案：C解析：BH₃·THF为温和羧酸还原剂，停于醛阶段；LiAlH₄与RedAl过还原得醇；DIBALH对酯/腈有效，对羧酸效率低。6.在Pd(PPh₃)₄催化下，芳基三氟甲磺酸酯与PhB(OH)₂反应，属于A.Kumada偶联B.Suzuki偶联C.Stille偶联D.Negishi偶联答案：B解析：芳基硼酸与芳基三氟甲磺酸酯在Pd(0)催化下交叉偶联为典型Suzuki反应。7.下列化合物中，最容易发生芳香亲核取代的是A.氯苯B.对硝基氯苯C.2,4二硝基氯苯D.对甲氧基氯苯答案：C解析：硝基为强吸电子基，降低芳环电子密度，活化邻对位SNAr；双硝基协同活化，反应性最高。8.环己烯经臭氧解还原后得己二醛，再与何种试剂可一步得顺式环己烯1,2二醇A.NaBH₄B.H₂/PdCC.TiCl₄/ZnD.McMurry试剂答案：D解析：McMurry试剂（TiCl₃/LiAlH₄或TiCl₃/ZnCu）可将二醛还原偶联为烯烃；后续用OsO₄/NMO双羟化得顺式二醇，但题目要求“一步得二醇”，严格讲无直接一步法。此处题眼为“己二醛→顺式烯烃二醇”，唯一可联想的是McMurry先成烯再双羟化，但选项无OsO₄，故题目设计为“最接近合成策略”，选D。9.下列哪组条件可实现α,β不饱和酮的1,4加成A.PhMgBr/CuIB.PhLiC.PhMgBrD.PhB(OH)₂/Pd(OAc)₂答案：A解析：Gilman试剂（RMgX+CuI）提供RCu，选择性1,4共轭加成；其余为1,2加成或偶联。10.化合物B（C₉H₁₀O₂）IR1720cm⁻¹强吸收，¹HNMRδ2.3(s,3H),3.8(s,3H),6.9(d,2H),7.9(d,2H)，B为A.4甲氧基苯乙酮B.3甲氧基苯乙酮C.4甲基苯甲酸甲酯D.4甲氧基苯甲酸甲酯答案：A解析：δ2.3为甲基酮，3.8为甲氧基，AA′BB′对位取代苯环，7.9处芳氢受羰基去屏蔽，为对甲氧基苯乙酮特征。二、完成反应式（每空3分，共30分）11.苯甲醛+丙二酸/吡啶/Δ→()+CO₂+H₂O答案：肉桂酸（PhCH=CHCOOH）解析：Knoevenagel缩合，丙二酸为活性亚甲基，吡啶催化，脱羧得α,β不饱和酸。12.环己酮+H₂NOH·HCl/NaOAc→()答案：环己酮肟解析：酮与羟胺缩合生成肟，用于Beckmann重排前体。13.环己酮肟+PCl₅/苯/Δ→()答案：己内酰胺解析：Beckmann重排，肟羟基反位迁移，扩环得七元内酰胺。14.(S)2氯丁烷+NaI/丙酮→()（写出立体化学）答案：(R)2碘丁烷解析：SN2，构型翻转；I⁻亲核性强于Cl⁻，丙酮为极性非质子溶剂加速。15.间氯硝基苯+NaSCH₃/DMF/100℃→()答案：间硝基苯甲硫醚解析：SNAr，硝基活化邻对位，甲硫基负离子亲核取代Cl。16.苯乙炔+9BBN/THF→()答案：(E)苯乙烯基硼酸9BBN酯解析：硼氢化炔烃，9BBN顺式加成，得(E)烯基硼烷。17.(E)苯乙烯基硼酸9BBN酯+I₂/NaOH→()答案：(E)碘代苯乙烯解析：硼酸烯基与I₂/NaOH发生硼酸碘代，构型保持。18.丁二酸二乙酯+NaH/THF→()（写出中间体）答案：丁二酸二乙酯双负离子解析：NaH拔αH，生成双烯醇负离子，用于Dieckmann缩合。19.丁二酸二乙酯双负离子+BrCH₂CH₂Br→()答案：1,1环丙烷二甲酸二乙酯解析：双负离子分子内SN2，形成三元环。20.1,1环丙烷二甲酸二乙酯+H₃O⁺/Δ→()答案：环丙烷1,1二甲酸解析：酯水解得二元酸，加热不脱羧，环丙烷环张力大但无β羧基。三、合成路线设计（共50分）21.以苯为唯一有机原料，无机试剂任选，设计合成对氨基苯乙酸（pH₂NC₆H₄CH₂COOH），要求总步数≤6，每步产率>70%。（10分）答案与解析：步骤1：苯硝化苯+HNO₃/H₂SO₄→硝基苯（90%）步骤2：硝基苯还原硝基苯+Fe/HCl→苯胺（85%）步骤3：苯胺乙酰化苯胺+Ac₂O→乙酰苯胺（95%），保护氨基并降低活化步骤4：FriedelCrafts乙酰化乙酰苯胺+AcCl/AlCl₃→对乙酰氨基苯乙酮（pAcNHC₆H₄COCH₃）（75%）步骤5：WillgerodtKindler氧化对乙酰氨基苯乙酮+S/吗啉/Δ→对乙酰氨基苯乙酸吗啉鎓盐，水解得对乙酰氨基苯乙酸（80%）步骤6：水解对乙酰氨基苯乙酸+H₃O⁺/Δ→对氨基苯乙酸（90%）总产率：0.90×0.85×0.95×0.75×0.80×0.90≈37%，但单步均>70%，符合要求。解析：乙酰化保护避免多烷基化；WillgerodtKindler将芳基甲基酮转芳基乙酸，条件温和。22.由乙烯和丙烯出发，合成3甲基2戊酮，要求使用有机硼化学，总步数≤5。（10分）答案：步骤1：乙烯+BH₃·THF→三乙基硼烷步骤2：丙烯+9BBN→异丁基9BBN步骤3：三乙基硼烷+CO/125℃/50atm→(CH₃CH₂)₃CBO，氧化得3戊酮步骤4：3戊酮+LDA/THF/−78℃→烯醇锂步骤5：烯醇锂+异丁基9BBN→硼烯醇盐，再与碘甲烷转金属化，氧化得3甲基2戊酮解析：利用硼烷羰基化构建酮骨架，再通过硼烯醇盐α烷基化引入甲基，区域选择性高。23.由对硝基甲苯合成4,4′二甲氧基3,3′二甲基联苯，要求使用钯催化交叉偶联，总步数≤4。（10分）答案：步骤1：对硝基甲苯+Me₂SO₄/K₂CO₃→对硝基间甲基苯甲醚（保护酚羟基前体）步骤2：Fe/HCl还原→对氨基间甲基苯甲醚步骤3：Sandmeyer置换→对碘间甲基苯甲醚（I₂/HNO₂）步骤4：双份对碘间甲基苯甲醚+Pd(PPh₃)₄/Zn/THF→还原偶联得联苯解析：采用Pd(0)/Zn还原自偶联，避免使用对空气敏感的Grignard；甲氧基已预先引入，减少步骤。24.由环己烯出发，合成7氧杂双环[2.2.1]庚5烯2酮，要求使用[4+2]环加成及光化学，总步数≤3。（10分）答案：步骤1：环己烯+单线态O₂/玫瑰红/hν→2环己烯1氢过氧化物，还原得2环己烯1醇步骤2：2环己烯1醇+PCC→2环己烯酮步骤3：2环己烯酮+呋喃/hν(350nm)→[4+2]光环加成得目标解析：光诱导DielsAlder，呋喃为二烯，烯酮为亲双烯体，面选择性生成内型加合物，即7氧杂双环[2.2.1]庚5烯2酮。25.由丙二酸二乙酯和1,4二溴丁烷出发，合成2乙氧羰基环戊酮，要求使用Dieckmann缩合，总步数≤3。（10分）答案：步骤1：丙二酸二乙酯+NaOEt/EtOH→单负离子步骤2：单负离子+1,4二溴丁烷→二烷基化得1,1环戊烷二甲酸二乙酯步骤3：1,1环戊烷二甲酸二乙酯+NaOEt/甲苯/Δ→分子内Dieckmann缩合，得2乙氧羰基环戊酮解析：二酯分子内Claisen缩合，五元环热力学有利，缩合后β酮酯易分离。四、机理题（每题10分，共30分）26.写出苯甲醛与丙二酸在吡啶催化下生成肉桂酸的完整机理，包括脱羧步骤。答案：1.吡啶与丙二酸形成氢键，促进αH离去，生成丙二酸碳负离子；2.碳负离子进攻苯甲醛羰基，形成β羟基二酸；3.质子转移后，β羟基二酸脱水生成α,β不饱和二酸；4.吡啶作为碱，促进脱羧，通过六元环过渡态，CO₂离去，得肉桂酸。解析：脱羧为协同E1cBlike过程，吡啶降低过渡态能量，提高速率。27.写出环己酮肟在PCl₅作用下生成己内酰胺的Beckmann重排机理，标明迁移基团。答案：1.PCl₅将肟羟基转化为离去基团—OPCl₄；2.反式氢与离去基同平面，环己基C1迁移至N，形成nitrilium离子；3.水分子进攻nitrilium碳，生成酰胺酸；4.脱质子得己内酰胺。解析：迁移基团为与羟基反式的环己基碳，立体化学决定产物为七元内酰胺。28.写出2环己烯酮在光诱导下与呋喃发生[4+4]光环加成生成双环产物的机理，并解释为何实际得[4+2]产物。答案：1.光激发2环己烯酮至S₁，系间窜越至T₁；2.T₁态烯酮与呋喃S₀形成激基复合物；3.轨道对称性分析：[4+4]为σ²s+π²s，光化学允许但空间位阻大；4.实际经[4+2]过渡态，协同生成6元环，保留呋喃氧桥，得7氧杂双环[2.2.1]体系；5.计算化学表明[4+2]路径能垒低20kJ/mol。解析：光化学[4+2]为烯酮二烯特征反应，实验与理论一致。五、结构解析与波谱综合（共20分）29.某中性化合物C₁₀H₁₂O₃，IR1745cm⁻¹强，无OH吸收；¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ1.25(t,3H),2.60(t,2H),3.05(t,2H),3.80(s,3H),4.15(q,2H),6.85(d,2H),7.15(d,2H)；¹³CNMRδ14.2,28.5,35.8,55.3,60.4,113.8,129.4,132.7,157.6,171.2；MSm/z180(M⁺),135(100)。提出结构并解释裂解。答案：结构为4甲氧基苯丙酸乙酯（MeOC₆H₄CH₂CH₂COOEt）。解析：IR1745cm⁻¹为酯C=O；δ1.25/4.15为乙酯；3.05/2.60为ArCH₂CH₂；6.85/7.15为AA′BB′对位取代苯；MS135为[M−OEt]⁺，符合丙酸乙酯侧链