2025年有机合成测试试卷(含答案)

2025年有机合成测试试卷(含答案)一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种试剂最适合将苯乙酮还原为1苯乙醇？A.NaBH₄/MeOHB.LiAlH₄/THFC.H₂/PdCD.Zn/HCl答案：A解析：NaBH₄在甲醇中对芳香酮具有温和而高选择性的还原能力，不会过度还原芳环；LiAlH₄活性过高，易还原芳环；H₂/PdC需加压且可能氢化苯环；Zn/HCl为Clemmensen条件，用于羰基→亚甲基，不符合题意。2.在Swern氧化中，真正起氧化作用的活性物种是：A.DMSOB.草酰氯C.三氟乙酸酐D.氯硫鎓盐（chlorosulfoniumylide）答案：D解析：草酰氯先活化DMSO生成氯硫鎓盐，该盐与醇反应生成烷氧基硫鎓盐，随后碱拔氢形成硫叶立德，分解为醛/酮与二甲硫醚，故氯硫鎓盐是氧化活性中间体。3.下列哪一条路线可高立体选择性地合成(2R,3S)2氨基3羟基丁酸？A.Sharpless不对称双羟化→TBS保护→MsCl离去→NaN₃取代→氢化B.Evans辅基羟醛缩合→synβ羟基α氨基衍生物→水解C.CBS还原→环氧化→氨解开环D.手性相转移催化Strecker反应→水解答案：B解析：Evans辅基羟醛缩合可建立synβ羟基α氨基相对构型，水解后得(2R,3S)苏式产物；A路线得anti双羟基；C路线开环区域选择性不足；D路线得α氨基腈，无法保证β羟基构型。4.下列哪种条件可将叔丁基二甲基硅醚（TBS）脱除而不影响苄醚？A.TBAF/THFB.HF·Py/CH₂Cl₂C.PPTS/EtOH,55°CD.AcOH/H₂O,80°C答案：A解析：TBAF对硅醚具高选择性，苄醚在此条件下稳定；HF·Py可能裂解苄醚；PPTS与AcOH需加热，苄醚有酸解风险。5.在Pd催化Suzuki偶联中，下列哪种碱最有利于抑制β氢消除副反应？A.K₂CO₃B.Cs₂CO₃C.K₃PO₄D.KOAc答案：D解析：弱碱KOAc降低Pd芳基中间体电子密度，减缓β氢消除；Cs₂CO₃碱性强，易促进Pd烷基中间体β消除，导致脱卤副产物。6.下列哪种自由基引发剂最适合在–78°C下进行原子转移自由基加成（ATRA）？A.AIBNB.Et₃B/O₂C.V70D.BPO答案：B解析：Et₃B/O₂体系可在–78°C瞬间产生乙基自由基，无需加热；AIBN与BPO需>60°C；V70虽低温分解，但速率慢，效率低。7.在Mitsunobu反应中，若用pNO₂苯甲酸为亲核试剂，其作用是：A.增加膦亲核性B.降低偶氮二甲酸二乙酯毒性C.通过共轭酸增强亲核性，同时利于后续皂化D.抑制副产物氧化膦生成答案：C解析：pNO₂苯甲酸酸性强，其共轭碱亲核性足够参与Mitsunobu，且硝基吸电子使皂化极易，后续可高收率得醇构型翻转产物。8.下列哪种试剂组合可实现“一瓶法”将伯醇直接转化为叔胺？A.PPh₃/CBr₄→RBr→RNH₂→R₂NH→R₃NB.DMP→RCHO→Reductiveamination→R₂NH→R₃NC.IBX→RCHO→LeuckartWallach→R₃ND.SO₃·Py/DMSO→RCHO→Et₂NH·BH₃→R₃N答案：B解析：DMP氧化伯醇为醛，无需分离，直接加入仲胺与NaBH(OAc)₃，一锅还原胺化得叔胺；A需多步分离；C需高温甲酸；D还原剂活性不足。9.下列哪种保护基对Grignard试剂稳定？A.TBSB.MOMC.AcD.Boc答案：A解析：TBS醚对Grignard试剂呈惰性；MOM在Lewis酸性条件下易裂解；Ac与Boc均含羰基，将与RMgX发生加成。10.在光催化[2+2]环加成中，常用哪种光敏剂以吸收可见光并能量转移给烯烃？A.Ir(ppy)₃B.Ru(bpy)₃Cl₂C.EosinYD.4CzIPN答案：B解析：Ru(bpy)₃²⁺吸收450nm蓝光，三线态能量~2.1eV，可敏化烯烃至激发态进行[2+2]；Ir(ppy)₃为还原型光敏剂；EosinY易光漂白；4CzIPN为有机给受体型，能量转移效率低。二、完成反应式（每空3分，共30分）11.苯甲醛+丙二酸/吡啶/哌啶→A(C₁₀H₈O₂)A+H₂/PdC→B(C₁₀H₁₀O₂)B+I₂/PhI(OAc)₂/CH₂Cl₂→C(C₁₀H₉IO₂)C+Pd(PPh₃)₄/CuI/Et₃N→D(C₂₀H₁₆O₄)答案：A：肉桂酸（Ecinnamicacid）B：3苯丙酸C：3碘3苯丙酸D：二聚体3,3′苯基1,1′联丙酸（Sonogashira偶联后脱羧偶联产物，实际为二苯并环辛四烯二羧酸衍生物，简化给出二聚结构）解析：Knoevenagel缩合得α,β不饱和酸；氢化饱和双键；I₂/PhI(OAc)₂为碘内酯化前体，实际生成β碘酸；Pd/Cu催化下两分子偶联，脱碘化氢形成二聚共轭体系。12.环己烯+mCPBA→EE+Me₂CuLi→FF+TBAF→G答案：E：环己烯氧化物F：反2甲基环己醇（Gilman试剂开环，进攻取代较少碳，反式开环）G：反2甲基环己醇（TBAF脱甲硅基，若上步用TBS保护则此处脱保护，题目默认F为TBS醚）13.3丁炔1醇+TBSCl/imidazole→HH+Co₂(CO)₈→I（稳定络合物）I+NIS→JJ+Pd(PPh₃)₄/CuI/Et₃N/苯乙炔→K答案：H：TBS醚I：炔钴络合物（Co₂(CO)₆炔）J：碘代炔（NIS对钴络合物α碘化）K：交叉偶联产物1苯基1,3己二炔6醇TBS醚14.(S)2苯丙酸+SOCl₂→LL+Evans辅基（(S)4苄基2噁唑烷酮)/nBuLi→MM+LDA/PhCH₂Br→NN→水解→O答案：L：(S)2苯丙酰氯M：Evans酰亚胺N：苄基化产物，新生成手性中心(2R)（Evans辅基诱导面选择性）O：(R)2苯基3苯丙酸（ee>95%）15.对硝基苯胺+NaNO₂/H₂SO₄→PP+HBF₄→QQ+加热→RR+苯酚/K₂CO₃→S答案：P：重氮盐Q：氟硼酸重氮盐R：对硝基氟苯（BalzSchiemann）S：对硝基二苯醚（亲核芳香取代，硝基活化）三、合成设计题（共30分）16.以苯和不超过四个碳的有机原料，设计一条路线合成(±)4苯基2丁醇。要求：①使用Grignard反应；②中间体需经官能团互变；③总步数≤6；④给出关键机理图示。答案与解析：步骤1：苯+CH₃CH₂CH₂COCl/AlCl₃→正丁酰苯（FriedelCrafts酰化，收率85%）步骤2：正丁酰苯+NaBH₄/MeOH→1苯基1丁醇（羰基还原，收率92%）步骤3：1苯基1丁醇+PBr₃/0°C→1溴1苯丁烷（SN2构型翻转，收率88%）步骤4：Mg/THF→苯丁基溴化镁（Grignard试剂，收率定量）步骤5：环氧乙烷/THF–78°C→2苯基1己醇（环氧乙烷开环，进攻位阻小碳）步骤6：MsCl/Et₃N→甲磺酸酯；LiBr/丙酮→1溴2苯基己烷；Mg/THF→新Grignard；CH₃CHO→3苯基1戊醇；重复缩短碳链，最终得4苯基2丁醇。精简优化路线：步骤1：苯+丙酰氯→苯丙酮步骤2：苯丙酮+MeMgBr→叔醇2苯基2丁醇（收率90%）步骤3：2苯基2丁醇+SOCl₂/Py→2苯基2丁烯（E1消除，收率80%）步骤4：硼氢化氧化→反马氏水合，得4苯基2丁醇（收率75%）关键机理：步骤4硼烷与末端双键顺式加成，H₂O₂/NaOH氧化重排，羟基落在位阻小碳，符合目标。17.由廉价起始原料合成抗抑郁药帕罗西汀（paroxetine）关键中间体(3S,4R)3羟基4(4氟苯基)哌啶。要求：①使用不对称催化；②避免手性拆分；③给出ee测定方法。答案：起始：4氟苯乙酸+氯甲酸乙酯→混酐与Evans辅基缩合得酰亚胺，LDA/4溴1丁烯烷基化，引入丁烯基，收率85%，de>98%（HPLC，手性OD柱，正己烷/异丙醇95:5，1.0mL/min，254nm，tR(major)=12.3min）还原羰基：DIBALH→醛，WittigHorner→α,β不饱和酯，Ni(cod)₂/手性Phox配体不对称氢化，ee94%（GC，βDEX225柱，130°C等温，tR=18.7minvs19.4min）分子内氮杂Michael：苄胺共轭加成，TFA催化，得哌啶酮，NaBH₄还原羰基，TBS保护羟基，脱辅基得目标。ee测定：衍生为Mosher酯，¹⁹FNMR积分，Δδ=0.08ppm，计算ee=94%。四、机理阐述题（共20分）18.写出Sharpless不对称环氧化（SAE）中(+)DET体系下，烯丙醇被TBHP氧化的完整催化循环，并解释为何使用分子筛4Å。答案：催化循环：①Ti(OiPr)₄+(+)DET→手性二聚钛络合物（A），释放2iPrOH②A+烯丙醇→单齿配位（B），烯丙醇羟基与钛配位，构型匹配③B+TBHP→过氧钛物种（C），过氧基团与手性配体形成“口袋”④过氧基对双键顺式加成，通过spiro过渡态（D），氧原子转移至位阻较小面⑤生成环氧产物与Ti醇盐（E），E与iPrOH交换再生A分子筛作用：①吸附微量水，防止水与Ti配位导致非手性背景反应；②移除iPrOH，推动平衡向活性手性钛络合物方向；③抑制TBHP分解，维持氧化剂浓度。19.解释为何在BuchwaldHartwig胺化中，使用RuPhos配体比BINAP更易实现芳基氯的C–N偶联，并画出关键氧化加成过渡态。答案：RuPhos为二烷基biaryl膦，具有：①大位阻、富电子，促进Pd(0)向C–Cl氧化加成（速率决定步）；②形成LPd(Ar)Cl，配体锥角大，减少β氢消除；③第二膦臂远离，利于胺配位与还原消除。过渡态：Pd(0)中心平面构型，RuPhos两膦原子cis配位，芳基氯从垂直方向接近，Cl–Pd–C角度~70°，形成三中心过渡态，Pddπ与C–Clσ作用，降低Ea约8kcal/mol（DFT计算），而BINAP因刚性结构导致位阻不匹配，氧化加成能垒高3.5kcal/mol。五、综合解析题（共20分）20.某未知物X（C₁₄H₁₆O₃）IR：3350,1710,1610cm⁻¹；¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.85(d,J=8.8Hz,2H),6.92(d,J=8.8Hz,2H),4.45(t,J=6.6Hz,2H),3.85(s,3H),2.85(t,J=6.6Hz,2H),2.35(brs,1H,D₂O交换消失),1.78(quin,J=6.6Hz,2H)；¹³CNMRδ198.6,163.5,130.5,129.8,113.7,66.2,55.4,32.1,28.9；HRMS：m/z233.1179[M+H]⁺。①计算不饱和度；②推断结构；③设计两步合成该化合物；④给出其2DNMR关键相关。答案：①不饱和度=C+1–H/2+N/2=14+1–8=7（含苯环+羰基）②解析：7.85/6.92ppmAA′BB′，对位取代苯；3.85ppm单峰，甲氧基；198.6ppm，酮羰基；66.2ppm，与氧相连CH₂；2.85ppm，与羰基相连CH₂；1.78ppm，五重峰，中间CH₂；综上：4甲氧基苯甲