2025年有机合成考试题库及答案

2025年有机合成考试题库及答案一、选择题（单选，每题2分，共20分）1.在下列反应中，哪一个最适合用于构建C–C键且条件温和、官能团耐受性好？A.Friedel–Crafts烷基化B.Suzuki偶联C.Diels–Alder反应D.Wittig反应答案：B解析：Suzuki偶联使用Pd催化，可在水相或温和有机相中进行，对卤代芳烃与有机硼酸兼容性好，官能团耐受性远优于Friedel–Crafts的强酸条件。2.下列哪种保护基对碱性水解最稳定？A.乙酰基（Ac）B.苯甲酰基（Bz）C.TBS（叔丁基二甲基硅基）D.Boc（叔丁氧羰基）答案：C解析：硅醚键对碱稳定，对酸敏感；而Ac、Bz、Boc均可在碱性条件下脱除。3.在Swern氧化中，真正起氧化作用的活性物种是：A.DMSOB.草酰氯C.氯代二甲基锍离子D.三乙胺答案：C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。4.下列哪种试剂可将末端炔烃直接转化为甲基酮？A.9BBN/H2O2B.HgSO4/H2SO4C.Lindlar催化剂/H2D.Schwartz试剂答案：B解析：Hg(II)催化水合遵循Markovnikov规则，生成烯醇后互变异构为甲基酮。5.在Mitsunobu反应中，若亲核试剂为邻苯二甲酰亚胺，产物经肼解后得到：A.伯胺B.仲胺C.醇D.醛答案：A解析：Gabriel合成策略，邻苯二甲酰亚胺烷基化后肼解释放伯胺。6.下列哪种Pd催化剂对芳基氯代物活性最高？A.Pd(PPh3)4B.Pd(OAc)2C.Pd(dba)2D.PdPEPPSIIPent答案：D解析：PEPPSIIPent含bulkyNHC配体，可高效氧化加成C–Cl键。7.在Sharpless不对称环氧化中，下列哪一组合给出最高ee值？A.L(+)DET,Ti(OiPr)4,TBHP,烯丙醇B.D()DET,Ti(OiPr)4,TBHP,高烯丙醇C.L(+)DET,Ti(OiPr)4,CHP,烯丙醇D.D()DET,Ti(OiPr)4,TBHP,烯丙醇答案：A解析：烯丙醇为底物时，L(+)DET给出>95%ee；高烯丙醇因距离远ee下降。8.下列哪种还原剂可将α,β不饱和酯还原为饱和酯而不影响羰基？A.LiAlH4B.NaBH4C.Pd/C,H2D.Stryker试剂[(Ph3P)CuH]6答案：D解析：Stryker试剂选择性1,4还原共轭体系，不还原孤立酯羰基。9.在Barton–McCombie脱氧反应中，关键中间体是：A.硫代羰基自由基B.锡自由基C.烷基自由基D.醇的硫代羰基酯答案：C解析：Bu3SnH均裂生成Sn·，夺取硫代羰基酯的C–S键，释放烷基自由基，再夺氢完成脱氧。10.下列哪种条件可高效实现吲哚的2位选择性C–H芳基化？A.Pd(OAc)2,AgOAc,空气，120°CB.CuI,1,10phen,K2CO3,100°CC.Rh2(OAc)4,Cu(OAc)2,80°CD.Pd(TFA)2,BQ,室温答案：A解析：Pd(II)/Ag(I)协同，通过C–H活化/氧化加成，空气再氧化Pd(0)至Pd(II)，实现2位选择性。二、完成反应式（每空3分，共30分）11.原料：环己烯+NBS(1.2eq),CCl4,hν→AA+NaCN(1.5eq),DMSO,80°C→BB+LiAlH4,THF,0°C→CC+Boc2O,Et3N,DMAP→D答案：A：3溴环己烯B：3氰基环己烯C：3氨甲基环己烯D：NBoc3氨甲基环己烯解析：NBS烯丙位溴化；CN亲核取代；LiAlH4还原腈至伯胺；Boc保护胺。12.原料：苯乙炔+nBuLi,–78°C→EE+DMF,–78°C→FF+MeMgBr,THF,–40°C→GG+TBAF,THF→H答案：E：苯乙炔锂F：苯丙炔醛G：1苯基2丁炔1醇H：1苯基2丁炔1醇（TBAF脱硅保护，若无硅基则无变化，此处隐含TBS保护未画出，故答案不变）解析：炔锂亲核加成DMF得炔醛；格氏试剂加成羰基；若此前羟基被TBS保护则TBAF脱除。13.原料：2碘苯酚+K2CO3,丙酮→II+Pd(OAc)2,PPh3,CO(1atm),EtOH,80°C→JJ+LiOH,THF/H2O→KK+(COCl)2,催化DMF→LL+NH3(g),CH2Cl2,0°C→M答案：I：2碘苯基烯丙基醚J：2乙氧羰基苯基烯丙基醚K：2羧基苯基烯丙基醚L：2酰氯苯基烯丙基醚M：2氨甲酰基苯基烯丙基醚解析：酚羟基烯丙基化；Pd催化烷氧羰基化；酯水解；酰氯化；氨解。14.原料：D甘露糖+丙酮,H2SO4,0°C→NN+NaH,BnBr,DMF→OO+80%AcOH,60°C→PP+PCC,CH2Cl2→QQ+Ph3P=CHCO2Et,甲苯,80°C→R答案：N：1,2:5,6二O异丙叉基αD甘露呋喃糖O：3O苄基1,2:5,6二O异丙叉基衍生物P：3O苄基1,2异丙叉基αD甘露呋喃糖Q：3O苄基1,2异丙叉基αD甘露呋喃5酮R：相应α,β不饱和酯（5C烯酯）解析：顺式二醇保护；苄基化伯醇；选择性开环5,6缩酮；PCC氧化仲醇；Wittig延长碳链。15.原料：L丙氨酸+(Boc)2O,NaOH,dioxane→SS+DCC,HOBt,N甲基吗啉,苄胺→TT+H2,Pd/C,EtOAc→UU+FmocOSu,NaHCO3,dioxane→V答案：S：NBocL丙氨酸T：NBocL丙氨苄酰胺U：NBocL丙氨酰胺（苄基氢解）V：NFmocNBocL丙氨酰胺解析：氨基Boc保护；DCC/HOBt缩合苄胺；Pd/C脱苄；Fmoc引入另一保护基，得正交保护酰胺。三、合成设计题（每题15分，共30分）16.以苯和不超过三个碳的有机原料，设计合成3苯基1丙醇。要求：(1)写出retrosyntheticanalysis（切断C–C键并给出合成子）；(2)给出完整分步反应式，包括试剂、条件、关键中间体结构；(3)说明选择路线的原因（成本、选择性、绿色性）。答案与解析：Retrosynthesis：目标3苯基1丙醇→苯+3碳亲电/亲核合成子切断Cβ–Cγ键→苯基负离子+环氧乙烷等价物或切断Cα–Cβ键→苯乙基亲核+一碳亲电（甲醛）最优：苯→苯乙炔→苯乙醛→3苯基1丙醇路线：Step1：苯+CH3COCl,AlCl3→苯乙酮（Friedel–Crafts乙酰化，93%）Step2：苯乙酮+NaBH4,MeOH→1苯乙醇（99%）Step3：1苯乙醇+PBr3,0°C→(1溴乙基)苯（96%）Step4：(1溴乙基)苯+Mg,THF→苯乙基溴化镁Step5：苯乙基溴化镁+环氧乙烷,–20°C→3苯基1丙醇镁盐Step6：NH4Cl(aq)→3苯基1丙醇（总收率61%）选择理由：所有试剂廉价，步骤短；避免有毒的Cr或Hg；格氏加成环氧乙烷区域选择性100%；可与苄基卤代偶联路线对比，本路线无需贵金属。17.从天然薄荷醇（(–)薄荷醇）出发，合成其非对映异构体(–)异薄荷醇，要求：(1)给出立体化学转化策略；(2)写出分步条件、中间体立体结构（用楔形/虚线）；(3)指出关键步骤的机理（SN2或氧化还原反转）。答案与解析：策略：将薄荷醇C1羟基构型反转，需先氧化再立体选择性还原。Step1：(–)薄荷醇+PCC,4ÅMS,CH2Cl2,0°C→(–)薄荷酮（收率92%）Step2：(–)薄荷酮+LSelectride,THF,–78°C→(–)异薄荷醇（dr>95:5）机理：LSelectride从位阻较小面（异丙基反侧）进攻羰基，生成直立羟基，即异薄荷醇。立体化学：薄荷酮羰基sp2平面，LSelectride自底面进攻，新生羟基与异丙基呈反式，完成C1构型反转。总收率85%，ee保持（因未涉及手性中心断裂）。四、机理阐述题（每题10分，共20分）18.写出Pd(0)催化Heck反应（碘苯+丙烯酸乙酯）的完整催化循环，包括：氧化加成；配位插入；β氢消除；还原消除（或再氧化）。用箭头表示电子转移，标明Pd氧化态及配位数变化。答案与解析：1.Pd(0)L2(L=PPh3)+PhI→[PhPd(II)IL2]氧化加成2.[PhPd(II)IL2]+CH2=CHCO2Et→配位得π配合物3.迁移插入→[PhCH2CH(Pd)CO2Et]烷基Pd(II)4.βH消除→反式肉桂酸乙酯+HPdIL25.碱(Et3N)夺HPd质子→Pd(0)L2再生全程Pd0→II→II→0，配位数2→4→4→4→2，完成催化。19.解释为何Shapiro反应（对甲苯磺酰腙+2nBuLi）在–78°C给出vinyllithium，而升温至0°C后水解却得到末端烯烃而非共轭烯烃。答案与解析：第一次去质子化在磺酰腙α碳，形成氮杂烯丙基阴离子；第二次去质子化在N–H，触发氮离去生成vinyllithium，此时双键位置由初始腙的取代模式决定。低温下vinyllithium稳定；升温后若存在β氢，可发生β消除移位，但Shapiro反应设计为低温淬灭，故水解后双键保留原位，得到热力学较不稳定却动力学控制的末端烯烃。五、综合策略题（20分）20.目标分子：顺式2烯1,4二醇（cisbut2ene1,4diol），要求以乙烯为唯一碳源，设计实验室5g规模可重复路线，需包含：(1)碳碳键形成步骤≥2；(2)立体化学控制策略；(3)绿色溶剂使用比例>70%；(4)成本估算（按试剂市场价2024Q4）。答案与解析：路线：Step1：乙烯+Cl2,hν→1,2二氯乙烷（原子经济，100%）Step2：1,2二氯乙烷+KCN,水乙醇→丁二腈（SN2，90%）Step3：丁二腈+LiAlH4,THF→1,4二氨基丁烷（95%）Step4：1,4二氨基丁烷+30%H2O2,Na2WO4,60°C→顺式1,4二羟基2丁烯（钨