有机合成工2025年高级技能考试试卷及答案

有机合成工2025年高级技能考试试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、多选、未选均不得分）1.在下列反应中，哪一个最适合用NaBH₄还原？A.苯甲酸→苯甲醇B.苯乙酮→1苯乙醇C.硝基苯→苯胺D.苯甲醛→苯甲酸答案：B解析：NaBH₄为温和还原剂，可还原酮羰基为仲醇，对羧酸、硝基、醛氧化无效。2.下列哪种保护基对Grignard试剂稳定？A.THP醚B.叔丁基二甲基硅醚（TBS）C.甲氧基甲基醚（MOM）D.苄醚答案：B解析：TBS醚在碱性及中等强度亲核条件下稳定，可耐受Grignard试剂的强碱性环境。3.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.氯代硫鎓盐答案：D解析：草酰氯先活化DMSO生成氯代硫鎓盐，后者夺取醇β氢完成氧化。4.下列哪对试剂组合可实现“一瓶”完成醇→醛→腈的连续转化？A.IBX，NH₂OH·HCl，Et₃NB.DMP，NH₃，H₂O₂C.PCC，NaCN，AcOHD.TEMPO/NaOCl，TMSCN，Sc(OTf)₃答案：D解析：TEMPO/NaOCl将醇氧化为醛，现场加入TMSCN与Sc(OTf)₃催化醛→腈，三组分一锅。5.下列哪种碱用于生成动力学烯醇盐？A.LDA，−78°CB.NaH，0°CC.K₂CO₃，rtD.tBuOK，rt答案：A解析：LDA大位阻、非亲核、低温，优先去质子化取代较少α氢，生成动力学烯醇盐。6.在Pd催化Suzuki偶联中，下列哪种配体最能抑制β氢消除副反应？A.PPh₃B.P(tBu)₃C.XPhosD.dppe答案：C解析：XPhos为大位阻富电子膦，可加速转金属并抑制β氢消除，提高产率。7.下列哪种自由基引发剂可在温和可见光条件下活化？A.AIBNB.BPOC.Ir(ppy)₃D.DTBP答案：C解析：Ir(ppy)₃为可见光氧化还原催化剂，吸收450nm蓝光生成长寿命激发态，单电子转移引发自由基。8.在不对称氢化中，哪类配体与Rh(I)组合对β酮酸酯对映选择性最高？A.BINAPB.DuPhosC.SegPhosD.SDP答案：B解析：DuPhos具有刚性环戊烷骨架，可深腔包裹底物，对β酮酸酯ee值常>99%。9.下列哪种条件可选择性脱除NBoc而不影响NCbz？A.TFA/CH₂Cl₂，0°CB.H₂/PdC，MeOHC.NaOMe，MeOH，回流D.BF₃·Et₂O，CH₂Cl₂答案：A解析：Boc在酸性下迅速裂解，Cbz需氢解或更强酸，TFA条件温和，选择性高。10.在Vilsmeier–Haack反应中，真正亲电物种为：A.POCl₃B.N,N二甲基甲酰胺C.氯代亚胺鎓离子D.二甲胺答案：C解析：DMF与POCl₃生成氯代亚胺鎓离子，为芳环甲酰化亲电体。11.下列哪条路线可高收率获得顺式1,2环己二醇？A.环己烯+OsO₄/NMOB.环己烯+mCPBAC.环己烯+KMnO₄，冷稀D.环己烯+1)BH₃·THF2)H₂O₂/NaOH答案：A解析：OsO₄为顺式双羟基化试剂，立体专一生成顺式二醇。12.在Corey–Chaykovsky反应中，硫叶立德与酮反应产物为：A.环氧B.环丙烷C.烯烃D.β羟基硫醚答案：B解析：硫叶立德与羰基反应生成环丙烷，氧被亚甲基取代。13.下列哪种溶剂最利于SNAr反应？A.甲苯B.DMSOC.叔丁醇D.水答案：B解析：DMSO为极性非质子溶剂，可稳定过渡态，提高氟代芳烃亲核取代速率。14.在Wittig反应中，使用稳定叶立德与醛反应，产物烯烃几何构型主要为：A.顺式B.反式C.混合D.无法预测答案：B解析：稳定叶立德通过[2+2]环加成裂解机理，热力学控制生成反式烯烃。15.下列哪种试剂可实现“一瓶”将伯醇转化为叔胺？A.MsCl，Et₃N，然后NaN₃B.PBr₃，然后NH₃C.DEAD/PPh₃，phthalimide，然后NH₂NH₂D.TEMPO/NaOCl，然后Me₂NH·BH₃答案：C解析：Mitsunobu引入邻苯二甲酰亚胺，肼解得伯胺，再还原胺化两次得叔胺，全程一锅。16.在光催化[2+2]环加成中，常用三重态敏化剂为：A.苯甲酮B.对二甲氨基苯甲酸C.荧光素D.曙红Y答案：A解析：苯甲酮三重态能量高，可能量转移敏化烯烃，促进[2+2]交叉环加成。17.下列哪种条件可实现酮α位不对称胺化？A.CuBr，(R)BINAP，PhI=NTsB.Pd(OAc)₂，(S)SegPhos，BocNH₂C.Rh₂(SNTTL)₂，PhI=NNsD.FeCl₃，(R)DTBMSegPhos，NaN₃答案：C解析：Rh₂(SNTTL)₂为手性双铑催化剂，与亚胺碘烷生成金属氮烯，对酮α位C–H插入，高对映选择性。18.在Barton–McCombie脱氧反应中，真正还原自由基为：A.Bu₃Sn·B.(TMS)₃Si·C.水D.AIBN答案：A解析：Bu₃SnH与AIBN生成Bu₃Sn·，夺取黄原酸酯硫，生成烷基自由基，再夺氢完成脱氧。19.下列哪种保护基对Grignard试剂最不稳定？A.TBSB.MOMC.缩酮D.苄基答案：B解析：MOM醚在强碱或亲核条件下易裂解，Grignard试剂可将其去保护。20.在Chan–Lam偶联中，常用氧化剂为：A.O₂B.Cu(OAc)₂C.Ag₂OD.空气答案：D解析：Chan–Lam偶联利用空气作为终端氧化剂，Cu(II)循环再生，绿色温和。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或以上正确答案，多选少选均不得分）21.下列哪些试剂组合可实现醇→醛→羧酸“一瓶”转化？A.TEMPO/NaOCl，NaClO₂B.DMP，NaClO₂C.PCC，KMnO₄D.IBX，NaClO₂答案：A、B、D解析：TEMPO或IBX/DMP先氧化醇为醛，NaClO₂为Pinnick氧化剂，继续氧化为酸，全程一锅。22.关于Negishi偶联，下列说法正确的是：A.有机锌试剂对水敏感B.可兼容酮羰基C.常用Pd(PPh₃)₄催化D.可立体保持烯烃构型答案：A、B、C、D解析：有机锌温和、官能团耐受高，Pd(0)催化，转金属保持构型。23.下列哪些条件可脱除TBS醚？A.TBAF，THFB.HF·Py，CH₂Cl₂C.AcOH，H₂O，40°CD.CsF，DMF答案：A、B、C、D解析：TBS氟离子敏感，酸、氟盐均可裂解，AcOH/H₂O为温和酸性水解。24.在不对称Michael加成中，哪些有机催化剂常用？A.脯氨酸B.奎宁硫脲C.Takemoto催化剂D.MacMillan咪唑烷酮答案：A、B、C、D解析：四类均为氢键或胺催化，可高对映选择性活化烯酮或硝基烯烃。25.下列哪些反应属于“氧化还原经济”策略？A.借氢胺化B.氧化Heck反应C.氢自转移酯化D.氮杂Wacker氧化答案：A、C解析：借氢与氢自转移均利用底物自身氢源，无需外源氧化剂，原子经济高。26.下列哪些光催化剂可用于可见光诱导C–H芳基化？A.Ir(ppy)₃B.4CzIPNC.曙红YD.Ru(bpy)₃Cl₂答案：A、B、C、D解析：四类均为可见光氧化还原催化剂，可单电子氧化芳基重氮盐或芳基溴。27.关于Pauson–Khand反应，下列说法正确的是：A.需要CO气氛B.可分子内或分子间C.常用Co₂(CO)₈D.可不对称催化答案：A、B、C、D解析：PK反应为烯+炔+CO环戊烯酮，Co₂(CO)₈经典，手性膦配体可诱导不对称。28.下列哪些条件可实现酮α位不对称氟化？A.Selectfluor，(DHQD)₂PHALB.NFSI，Cu(OTf)₂，(S)tBuBoxC.F₂，−78°CD.AgF，(R)BINAP答案：A、B解析：Selectfluor与NFSI为亲电氟源，手性相转移或Cu催化可高ee；F₂剧烈，AgF无手性。29.下列哪些保护基对H₂/PdC稳定？A.CbzB.BnC.AllocD.TBS答案：D解析：TBS为硅醚，氢解稳定；Cbz、Bn、Alloc均会被PdC氢解。30.在C–H活化中，哪些导向基团常用？A.吡啶B.酰胺C.羧酸D.酮答案：A、B、C、D解析：四类均可与金属配位，形成环金属中间体，实现邻位C–H活化。三、机理与合成设计题（共30分）31.（6分）写出下列转化的完整机理，需画出所有中间体与电子流向：苯乙酮+LDA→烯醇锂→与PhNTf₂反应→烯基三氟甲磺酸酯答案与解析：1)LDA−78°C夺取苯乙酮α氢，生成(Z)烯醇锂，氧负离子与Li⁺紧密离子对。2)烯醇氧攻击PhNTf₂硫，形成O三氟甲磺酸酯，同时生成PhN⁻TMS，后者与Li⁺结合。3)硫氧键断裂，离去PhN⁻TMS，生成烯基三氟甲磺酸酯，双键构型保持(Z)。电子流向：烯醇氧孤对→硫→三氟甲磺酸根离去；硫氧键断裂为协同过程。32.（8分）设计一条从环己烯出发，合成顺式1,2环己二胺的路线，要求总收率>50%，使用“一瓶”策略不少于两步，需给出详细步骤、试剂、条件与收率估算。答案：步骤1：环己烯(10mmol)溶于丙酮水(4:1)，加入N甲基吗啉N氧化物(NMO,12mmol)、OsO₄(0.5mol%)，室温搅拌3h，TLC显示原料消失，加入Na₂SO₃淬灭，旋干得顺式1,2环己二醇，收率95%。步骤2：二醇溶于THF(20mL)，加入邻苯二甲酰亚胺(22mmol)、PPh₃(24mmol)、DEAD(24mmol)，0°C搅拌1h，室温12h，双Mitsunobu引入双邻苯二甲酰亚胺，收率90%。步骤3：上述双酰亚胺溶于EtOH(30mL)，加入NH₂NH₂·H₂O(40mmol)，回流2h，冷却，加入6MHCl(10mL)，再回流1h，旋蒸除EtOH，水相用NaOH调pH>12，CH₂Cl₂萃取，得顺式1,2环己二胺，收率85%。总收率：0.95×0.90×0.85≈0.73（73%）。解析：双Mitsunobu实现双胺化，构型两次翻转，总体保持顺式；肼解水解“一瓶”完成，操作简化。33.（8分）阅读以下合成片段，指出两处潜在副反应并提出改进：片段：2溴4硝基苯酚(1.0eq)+K₂CO₃(2.0eq)+烯丙基溴(1.2eq)，丙酮回流4h，TLC显示原料消失，主点为烯丙基醚。答案：副反应1：烯丙基溴在碱性下发生E2消除生成丙二烯，降低收率。副反应2：酚氧负离子可发生Claisen重排，高温下生成邻烯丙基苯酚。改进：改用烯丙基氯，降低温度至40°C，加入催化KI(0.1eq)提高亲核取代速率；或改用DMF为溶剂，室温反应，抑制消除与重排。34.（8分）写出下列金属催化循环的催化物种、氧化态变化与关键基元步骤：反应：芳基溴+烯丙基醇→芳基烯丙基醚（Pd催化，Cs₂CO₃，100°C）答案：催化物种：Pd(0)/Pd(II)循环。步骤：1)ArBr氧化加成至Pd(0)生成ArPd(II)Br。2)烯丙基醇去质子生成烯丙基氧负离子，与ArPd(II)Br转金属，得ArPd(II)OAll。3)还原消除生成芳基烯丙基醚，再生Pd(0)。氧化态：Pd(0)→Pd(II)→Pd(0)。关键：转金属前需碱去质子，避免β氢消除；烯丙基位阻小，还原消除快速。四、实验安全与绿色化学（共10分）35.（5分）实验室需放大进行50g规模的Dess–Martin氧化，请列出三条安全操作要点与两条绿色替代方案。答案：安全要点：1)Dess–Martin试剂具爆炸性，需现配现用，避免金属勺摩擦，使用PTFE刮刀。2)反应放热，采用丙酮水浴控温<25°C，缓慢滴加底物。3)后处理加NaHCO₃饱和液淬灭，避免酸积累导致副反应。绿色替代：1)改用TEMPO/NaOCl体系，水相反应，无重金属。2)使用IBX甘氨酸络合物，水溶可降解，滤除即可。36.（5分）指出下列操作违反绿色化学原则之处并提出改进：操作：使用CH₂Cl₂萃取，旋干后过柱，淋洗剂为纯乙酸乙酯，收集馏分旋干，废液直接倒入水槽。答案：违规：1)CH₂Cl₂为卤代溶剂，挥发臭氧消耗潜能高；2)纯乙酸乙酯洗脱极性大，浪费溶剂；3)废液直排污染水体。改进：改用2MeTHF或乙酸乙酯庚烷梯度；采用反相C18闪柱，水甲醇梯度，废液集中回收蒸馏；安装活性炭吸附装置。五、综合工艺设计（共20分）37.（20分）某药企需生产100kgAPI中间体A，结构为(3R,4S)3氨基4羟基1苯基6庚烯2酮。已知：起始物：苯乙酸（廉价，≥99%），手性源：L丙氨酸。要求：1)总步数≤6步；2)手性中心需不对称催化或手性辅基，ee≥95%；3)每步收率≥80%，总收率≥30%；4)避免色谱纯化，采用结晶或萃取；5)提供详细工艺路线、关键控制点、质量指标与废料处理。答案：路线设计（工业友好）：步骤1：苯乙酸→苯乙酰氯苯乙酸(1.0eq)加SOCl₂(1.1eq)，70°C2h，减压蒸除过量SOCl₂，得苯乙酰氯，收率98%，直接用于下步。步骤2：L丙氨酸→(S)2((苯乙酰基)氨基)丙酸L丙氨酸(1.0eq)溶于2MNaOH，0°C滴加苯乙酰氯(1.05eq)，同时滴加2MNaOH保持pH1011，室温1h，HCl调pH2，过滤，水重结晶，得白色固体，收率95%，ee>99%（手性源保持）。步骤3：Weinreb酰胺化上述酸(1.0eq)溶于CH₂Cl₂，加N,O二甲基羟胺盐酸盐(1.2eq)、EDCI(1.3eq)、HOBt(1.3eq)、Et₃N(3.0eq)，室温4h，加水萃取，有机相浓缩，庚烷结晶，得Weinreb酰胺，收率92%。步骤4：不对称Evans羟醛缩合(