2025年有机合成题库及答案(可下载)

2025年有机合成题库及答案(可下载)一、命名与结构推断1.某无色液体A（C₈H₁₀O₂）与NaH反应放出气体，与Tollen试剂无反应；其¹HNMRδ2.32(3H,s)、3.82(3H,s)、6.80(2H,d,J=8.4Hz)、7.12(2H,d,J=8.4Hz)。写出A的结构并给出系统命名。答案：4甲氧基甲苯；结构为pMeOC₆H₄CH₃。解析：分子式不饱和度=4，提示苯环；无Tollen反应排除醛；δ2.32为甲基、3.82为甲氧基、对位取代苯环AA′BB′体系，积分比3:3:2:2，故为对甲氧基甲苯。2.化合物B（C₉H₁₀O）与2,4DNPH生成橙红沉淀，IR1680cm⁻¹强吸收；¹HNMRδ2.55(2H,t)、3.05(2H,t)、7.20–7.35(5H,m)。给出B的IUPAC名。答案：1苯基2丙酮（benzylmethylketone）。解析：IR示酮羰基；δ2.55为α亚甲基，3.05为苄位亚甲基，苯环单取代，裂分提示CH₂CH₂连接羰基，故为苯基丙酮。3.某天然产物C（C₁₅H₂₄O）经臭氧解得两分子丙酮与一分子4氧代戊醛，C的¹³CNMR仅显示15条谱线且含1个季碳δ73.2。推断C骨架并画出结构。答案：解析：臭氧解产物说明C为倍半萜，含两个异丙烯基与一条C5链；季碳δ73.2为叔醇，结合产物可推得C为(−)bisabolol，结构如下：（结构图略，文字描述：6甲基2(4甲基3环己烯1基)5庚烯2醇）二、立体化学与构象4.画出(1R,2S)2溴1苯基1丙醇最稳定Newman投影（沿C1C2键），并指出该构象中Br与OH之间的空间距离（Å）。答案：Newman投影：苯基与OH呈反式180°，Br与甲基呈邻位交叉60°；Br…O距离≈3.2Å（分子力学计算值）。解析：大基团反式可降低空间张力，OH可形成分子内氢键但此处无受体，故反式最优。5.下列哪组条件下，(E)3己烯2醇可高选择性转化为(S)2氨基3己醇？A.PPh₃,DEAD,phthalimide,后水合肼B.TsCl,吡啶,后NaN₃,LiAlH₄C.MsCl,Et₃N,后KCN,LiAlH₄D.SOCl₂,吡啶,后NH₃,LiAlH₄答案：B解析：先磺酰化得构型翻转的(S)磺酸酯，再SN2叠氮化二次翻转得(R)叠氮，LiAlH₄还原保留构型得(S)胺，总过程两次翻转构型保持。三、反应机理与箭头推动6.写出下列转化的完整电子流动机理（箭头推动）：环己烯+NBS/hν→3溴环己烯→与mCPBA反应→经NaH处理得环氧衍生物，最后与Me₂CuLi开环得产物。答案：步骤1：NBS溴代，烯丙基自由基机理，得3溴环己烯。步骤2：mCPBA环氧化，亲电氧转移，得7溴1,2环氧环己烷。步骤3：NaH脱HBr，分子内SN2关环，生成双环氧[3.1.0]桥环。步骤4：Gilman试剂Me₂CuLi从位阻小面进攻，断裂C2O键，得反式2甲基1醇。解析：每步标出电子源、流向、中间体构型，强调环氧开环背面进攻。7.解释为何2环己烯1醇在PDC氧化时仅得2环己烯1酮，而3羟基环己烯在相同条件得混合物。答案：烯丙醇氧化通过烯醇中间体，2位OH可形成共轭烯酮稳定，3位OH氧化后生成非共轭烯酮，易进一步异构或过度氧化。解析：PDC为温和氧化剂，共轭体系降低过渡态能量，选择性高。四、官能团保护与脱保护8.完成下列合成路线，给出每步试剂：目标：由3丁炔1醇合成3氧代5苯基戊酸乙酯，要求炔烃全程不被还原。答案：1)TBSCl,imidazole,DCM,0°C→保护OH2)PhI,Pd(PPh₃)₄,CuI,Et₃N,80°C→Sonogashira偶联3)臭氧解，后DMS还原→裂解得醛4)丙二酸单乙酯，哌啶，吡啶，Δ→Knoevenagel缩合+脱羧5)TBAF,THF→脱TBS6)PDC,DCM→氧化一级醇得目标。解析：TBS醚耐Sonogashira碱性条件；臭氧解选择性切断炔；Knoevenagel一步构建C=CCOOEt并脱羧。9.指出下列保护基在pH=1,60°C水溶液中的稳定性顺序（高→低）：A.THP醚B.TBS醚C.苄醚D.甲氧基甲醚(MOM)答案：C>A>D>B解析：苄醚需氢解才脱；THP在酸中可逆水解但k慢；MOM酸敏；TBS在pH1迅速断裂。五、氧化还原与选择性10.由(S)1苯基1丙醇出发，用NaClO₂/TEMPO/NaH₂PO₄体系氧化，所得酸再与(S)2氨基3苯基丙酸缩合，给出终产物绝对构型。答案：氧化步骤保留构型得(S)2苯基丙酸；与氨基酸缩合得(S,S)二肽型酰胺，C端为(S)2苯基丙酰，N端为(S)Phe，终产物(2S)N[(S)1phenylpropionyl]3phenylalanine。解析：TEMPO氧化为醇→醛→酸，不涉及α氢，手性中心不消旋。11.用DIBALH还原环己基甲腈，控制当量与温度，使反应停在醛阶段，给出最佳条件与收率。答案：1.2eqDIBALH,toluene,−78°C,30min；随后MeOH淬灭，收率88%。解析：低温下1:1络合，第二当量还原需升温，−78°C可抑制过度还原。六、金属有机与偶联12.完成下列转化并给出催化循环：4溴苯乙酸→与B₂pin₂→经Pd催化得4乙烯基苯乙酸。答案：试剂：B₂pin₂,KOAc,Pd(dppf)Cl₂,dioxane,100°C→Miyaura硼化；后加K₂CO₃,Pd(PPh₃)₄,4bromostyrene,DMF/H₂O,80°C→Suzuki偶联。催化循环：氧化加成→转金属→还原消除，配体dppf促进大位阻转金属。解析：两步一锅，硼酸酯原位生成，避免分离空气敏感中间体。13.解释为何Kumada偶联对格氏试剂要求严格除水，而Suzuki对硼酸容忍微量水。答案：格氏试剂遇水立即淬灭生成烷烃，失活；硼酸在水中以B(OH)₃形式存在，转金属步骤需OH⁻辅助，微量水促进硼酸负离子形成，提高转金属速率。解析：水在Suzuki中参与碱活化硼酸，Kumada中水为毒物。七、环化与周环反应14.预测下列加热条件下产物并标出立体化学：(2E,6Z)2,6二甲基2,6辛二烯+200°C→答案：经[3,3]σ迁移（Cope重排）得(3E,5E)3,7二甲基3,5辛二烯，立体化学为外消旋，因过渡态椅式无手性环境。解析：六中心协同，双键迁移，立体信息丢失。15.给出分子内Diels–Alder反应构建下列桥环的最短路线：目标：1氧杂4甲基双环[2.2.1]庚5烯3酮。答案：原料：2甲氧基呋喃+甲基乙烯基酮→Michael加成得1,5二酮；脱甲醇得2(3氧代丁基)呋喃；加热180°C，呋喃作二烯，分子内DA，后自动脱水产酮。解析：呋喃为富电子二烯，分子内DA可逆，高温脱水推动。八、多步合成设计16.由苯出发，合成2(3,4二甲氧基苯基)1苯并吡喃4酮，要求总步数≤6，给出每步试剂与收率。答案：1)HNO₃/H₂SO₄→硝基苯95%2)H₂/PdC→苯胺98%3)3,4二甲氧基苯甲酸,PPA→酰胺化+分子内FriedelCrafts78%4)与苯甲酰氯,AlCl₃→Fries重排82%5)NaH,Mel→甲基化酚羟基90%6)与苯甲醛,NaOH→羟醛缩合+空气氧化65%解析：步骤3构建苯并吡喃酮母核，步骤6引入苯乙烯基并氧化闭环。17.由丙烯酸乙酯与环戊二烯出发，经两次环加成合成目标：2氧代双环[2.2.1]庚烷1甲酸乙酯。答案：1)丙烯酸乙酯+环戊二烯,0°C→Diels–Alder得外型加成物92%2)臭氧解，后DMS→断裂双键得二醛85%3)稀NaOH→分子内羟醛缩合80%解析：第一次DA建立降冰片烯骨架，第二次臭氧解+缩合构建酮。九、天然产物全合成片段18.在(−)strychnine全合成中，需构建C16季碳手性中心，给出模型反应：底物：N保护的3（2吲哚）环己烯→与甲基锂/CuI→得90%ee的甲基加成物。答案：采用Cu(I)催化共轭加成，手性配体(R)BINAP，−40°C，非对映选择性>20:1。解析：有机铜对α,β不饱和酮1,4加成，BINAP控制面选择性，吲哚环提供刚性构象。19.在紫杉醇边链合成中，由(2R,3S)3苯基异丝氨酸经哪三步得β内酰胺侧链？答案：1)Boc₂O保护NH₂96%2)与苯甲酰氯,DMAP→选择性O苯甲酰化91%3)与CDI,后加热→分子内环化得β内酰胺88%解析：CDI活化羧酸，形成酰基咪唑，分子内胺进攻得四元环。十、光谱综合解析20.某未知物D（C₁₁H₁₂O₃）IR1715,1600cm⁻¹；¹HNMRδ1.25(3H,t),2.65(2H,q),3.80(3H,s),6.90(2H,d,J=8.7Hz),7.90(2H,d,J=8.7Hz),无活泼氢；MSm/z192(M⁺),163,135(100%)。给出D结构并归属所有碳信号。答案：D为4甲氧基苯丙酸乙酯。¹³CNMR:δ14.2(CH₃),28.7(CH₂),55.3(OCH₃),60.4(OCH₂),113.7(2×CH),125.2(Cq),129.5(2×CH),159.4(CqO),172.8(C=O)。解析：IR示酯与芳环；MS135为甲氧基苯丙酰基碎片；对位取代苯环AA′BB′体系。21.化合物E（C₁₀H₁₀O₂）高分辨MS162.0681，计算值162.0681；UVλmax280nm(ε12000)；CD谱在240nm呈负Cotton效应。推断E绝对构型。答案：E为(S)1苯基1,2环氧丙烷3醇的乙酸酯。解析：UV高ε值示共轭苯环；CD负Cotton对应(1S,2R)环氧苯乙烷衍生物；分子式吻合乙酸酯。十一、流动化学与绿色合成22.在微通道反应器中，由苯甲醛与硝基甲烷经Henry反应合成β硝基苯乙醇，给出最佳停留时间与温度，并计算Efactor。答案：条件：甲醇为溶剂，无催化剂，120°C，20bar，停留时间45s，转化率98%，分离收率96%；Efactor=0.8（溶剂回收）。解析：微通道高效传热，抑制副聚合；无催化剂简化后处理。23.比较传统Batch与连续流光催化条件下，由对溴苯甲醚合成对甲氧基苯硼酸频哪醇酯的能耗差异。答案：Batch：500W汞灯，反应8h，总能耗4kWh，收率75%；Flow：20WLED365nm，停留时间5min，能耗0.02kWh，收率92%；能耗降低200倍，收率提高17%。解析：Flow高光密度、短光程，减少散射与副反应。十二、药物合成工艺优化24.抗凝药利伐沙班关键中间体5氯噻吩2甲酸乙酯的合成，原路线用SOCl₂氯化产生大量废酸，请给出替代氯化试剂并验证原子经济性。答案：替代：N氯代丁二酰亚胺(NCS),PPh₃,DMF,0°C，收率93%；原子经济性：NCS路线AE=0.65，SOCl₂路线A