2025年有机合成工中级练习题及答案解析

2025年有机合成工中级练习题及答案解析一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、多选均不得分）1.在下列反应中，哪一步最可能产生外消旋体？A.(R)2溴丁烷与NaCN在丙酮中回流B.(S)2溴丁烷与NaOH水溶液室温反应C.(R)2溴丁烷与AgNO₂乙醇溶液反应D.(S)2溴丁烷与KOH醇溶液加热答案：B解析：NaOH水溶液条件下发生SN2反应，但2溴丁烷为二级卤代烷，伴随少量SN1，碳正离子中间体平面化，导致构型翻转与保持竞争，最终得到外消旋体。其余选项或纯SN2（A）、或发生重排（C）、或E2消除（D），均不生成外消旋取代产物。2.下列哪种保护基对酸性条件最敏感？A.TBS（叔丁基二甲基硅基）B.Boc（叔丁氧羰基）C.Fmoc（9芴甲氧羰基）D.THP（四氢吡喃基）答案：D解析：THP缩醛在pH<3时迅速水解；TBS需氟离子脱除；Boc需强酸如TFA；Fmoc用碱脱除。故THP对酸最敏感。3.在Swern氧化中，真正将醇氧化的活性物种是：A.二甲基亚砜阳离子B.草酰氯C.三乙胺D.氯代二甲基锍叶立德答案：A解析：草酰氯先活化DMSO生成氯代二甲基锍叶立德，后者与醇反应生成烷氧基锍盐，随后去质子得醛酮，并再生DMSO。但“真正”转移氧的活性物种是二甲基亚砜阳离子（DMSO⁺Cl⁻）。4.下列哪种试剂最适合将末端炔烃选择性还原为顺式烯烃？A.LiAlH₄B.Na/NH₃(l)C.LindlarPd/H₂D.RedAl答案：C解析：Lindlar催化剂（Pd/BaSO₄，喹啉毒化）在H₂氛围下可将炔烃顺式加氢至烯烃，停止在烯烃阶段；Na/NH₃得反式烯烃；LiAlH₄与RedAl不还原炔烃。5.在Mitsunobu反应中，偶氮二甲酸二乙酯（DEAD）的作用是：A.亲核试剂B.氧化剂C.脱水剂D.配体答案：C解析：DEAD与PPh₃生成两性离子中间体，夺取醇质子并活化羟基，同时脱水生成膦氧化物，故为脱水剂。6.下列哪种溶剂最有利于提高Diels–Alder反应的endo选择性？A.正己烷B.乙醚C.水D.二氯甲烷答案：C解析：水通过疏水效应压缩过渡态，提高轨道重叠，显著增强endo比例，称“水效应”。7.在Wittig反应中，使用稳定叶立德（如Ph₃P=CHCO₂Et）时，主要产物为：A.顺式烯烃B.反式烯烃C.环氧化物D.醛答案：B解析：稳定叶立德因共轭吸电子基，过渡态早期即具双键特性，空间排斥最小化，得热力学稳定的反式烯烃。8.下列哪种条件可将叔丁酯（CO₂tBu）脱保护而不影响苄酯（CO₂Bn）？A.H₂/PdCB.TFA/CH₂Cl₂C.LiOH/THFH₂OD.BF₃·Et₂O答案：B解析：TFA在室温下选择性裂解叔丁酯，苄酯需氢解；LiOH同时皂化两种酯；H₂/PdC还原苄酯；BF₃·Et₂O不裂解酯。9.在Sharpless不对称环氧化中，(+)DET与Ti(OiPr)₄摩尔比最佳为：A.1:1B.2:1C.1:2D.4:1答案：B解析：2当量酒石酸酯与1当量Ti形成双核配合物，提供手性口袋，过量DET会竞争配位导致ee下降。10.下列哪种试剂可将芳香硝基化合物还原为氨基，而不还原酮羰基？A.Fe/HClB.H₂/PdCC.SnCl₂·2H₂O/EtOAcD.NaBH₄答案：C解析：SnCl₂在温和中性条件下选择性还原硝基，酮羰基不受影响；Fe/HCl与H₂/PdC均还原酮；NaBH₄不还原硝基。11.在Suzuki偶联中，下列哪种碱最常用且兼容水性溶剂？A.Cs₂CO₃B.K₃PO₄C.NaHD.LDA答案：B解析：K₃PO₄碱性适中，水溶性好，副产物磷酸盐易除去，工业最常用；Cs₂CO₃昂贵；NaH与LDA对水敏感。12.下列哪种反应属于[2,3]σ重排？A.Claisen重排B.Cope重排C.Wittig重排D.Sommelet–Hauser重排答案：D解析：Sommelet–Hauser为铵叶立德[2,3]σ重排；Claisen与Cope为[3,3]；Wittig为[1,2]。13.在Vilsmeier–Haack甲酰化中，真正亲电物种是：A.POCl₃B.N,N二甲基甲酰胺C.氯代亚胺离子D.二甲胺答案：C解析：DMF与POCl₃生成氯代亚胺离子[ClCH=N⁺Me₂]，为活性甲酰化试剂。14.下列哪种保护基可用氟化氢吡啶溶液脱除？A.TBDPSB.BnC.TritylD.MOM答案：A解析：TBDPS（叔丁基二苯基硅基）对HF敏感；Bn需氢解；Trityl用弱酸；MOM用强酸。15.在Barton–McCombie脱氧反应中，真正还原硫代碳酸酯的试剂是：A.AIBNB.nBu₃SnHC.光D.硫代碳酸酯本身答案：B解析：nBu₃SnH在AIBN引发下生成锡自由基，夺取硫代碳酸酯硫，随后脱CO₂得烷基自由基，再夺氢完成脱氧。16.下列哪种催化剂最适用于将α,β不饱和醛选择性还原为烯丙醇？A.NaBH₄B.DIBALHC.NoyoriRuTsDPEND.Pd/C答案：C解析：Noyori不对称转移氢化催化剂RuTsDPEN可高选择性还原C=O，保留C=C；NaBH₄与DIBALH易过度还原；Pd/C氢化双键。17.在Heck反应中，β氢消除步骤要求：A.顺式共平面B.反式共平面C.任意角度D.无β氢答案：B解析：过渡金属催化β氢消除需反式共平面，以减少空阻并利于轨道重叠。18.下列哪种试剂可将羧酸直接转化为Weinreb酰胺？A.MeONHMe·HCl/DCC/DMAPB.SOCl₂C.(COCl)₂D.CDI答案：A解析：DCC/DMAP促进羧酸与N,O二甲基羟胺缩合，得Weinreb酰胺；其余得酰氯或酸酐。19.在Pauson–Khand反应中，CO的来源可以是：A.大气COB.Mo(CO)₆C.Ni(CO)₄D.所有选项答案：D解析：实验室可用Mo(CO)₆或Ni(CO)₄作为固态或液态CO源，安全方便；大气CO亦可。20.下列哪种条件可将吲哚2位选择性锂化？A.nBuLi/TMEDA/78°CB.LDA/0°CC.tBuLi/100°CD.NaH/rt答案：A解析：nBuLi/TMEDA在78°C优先去质子吲哚2位，因1NH被临时保护为锂盐，导向2位；LDA碱性不足；tBuLi易多锂化；NaH不锂化。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些操作可有效抑制Suzuki偶联中脱卤副反应？A.降低反应温度B.使用富电子膦配体C.缓慢滴加硼酸D.加入少量水答案：A、B、C解析：低温减缓还原消除；富电子配体稳定Pd(0)，抑制β氢转移；缓慢滴加硼酸避免局部过量，减少双硼化副产物。水并非抑制脱卤关键。22.下列哪些试剂可用于将酮转化为烯醇硅醚？A.TMSCl/Et₃NB.LDA/TMSClC.TMSOTf/2,6lutidineD.TBSCl/imidazole答案：A、B、C、D解析：A为热力学条件；B为动力学条件；C适用于敏感底物；D得TBS烯醇醚，均为有效方法。23.关于DMP（Dess–Martinperiodinane）氧化，下列说法正确的是A.可在中性条件下进行B.兼容氨基与硫醚C.氧化伯醇至醛不停留D.副产物为碘苯甲酸答案：A、C、D解析：DMP温和中性，伯醇氧化为醛无过度氧化；副产物碘苯甲酸易滤除；但会过度氧化硫醚，故B错误。24.下列哪些反应可用于构建1,5二羰基化合物？A.Michael加成B.Claisen缩合C.Robinson环化D.Stetter反应答案：A、C、D解析：Michael加成直接得1,5二羰基；Robinson为Michael+羟醛；Stetter为Michael替代；Claisen得1,3二羰基。25.下列哪些条件可实现不对称氢化，ee>90%？A.RuBINAP/H₂B.RhDuPhos/H₂C.IrSPINOLphosphite/H₂D.PdC/H₂答案：A、B、C解析：前三者为成熟不对称氢化催化剂；PdC为外消旋氢化。26.下列哪些底物在NaN₃/DMF中加热可发生SN2反应？A.1溴丁烷B.2溴2甲基丙烷C.溴化苄D.溴乙烯答案：A、C解析：一级与苄卤易SN2；叔卤以消除为主；乙烯卤不反应。27.下列哪些保护基可用Pd/CH₂脱除？A.CbzB.AllocC.BnD.Troc答案：A、B、C解析：Cbz、Alloc、Bn均为苄型，可氢解；Troc需Zn/AcOH。28.下列哪些试剂可用于将醛转化为terminalalkyne？A.Ohira–Bestmann试剂B.Corey–Fuchs反应C.Seyferth–Gilbert增碳D.Takai反应答案：A、B、C解析：Ohira–Bestmann一步；Corey–Fuchs二步；Seyferth–Gilbert用重氮膦酸酯；Takai将醛转为(E)乙烯碘。29.下列哪些操作可提高光催化[2+2]环加成产率？A.使用高功率LEDB.加入光敏剂Ir(ppy)₃C.冷却至40°CD.用石英反应管答案：A、B、C、D解析：高功率光源提高激发效率；Ir(ppy)₃三线态敏化；低温抑制逆反应；石英透紫外，避免Pyrex截留。30.下列哪些化合物可作为1,3偶极子参与[3+2]环加成？A.硝酮B.重氮甲烷C.叠氮苯D.烯丙基负离子答案：A、B、C解析：前三者为经典1,3偶极子；烯丙基负离子为3C合成子，非偶极子。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.在Negishi偶联中，有机锌试剂对水氧敏感度低于有机镁试剂。答案：√解析：Zn电负性高于Mg，C–Zn键极性低，对水氧容忍度略高。32.使用mCPBA进行Baeyer–Villiger氧化时，给电子基取代酮更易迁移。答案：√解析：迁移能力取决于基团给电子能力，叔烷基>仲>苯基>伯。33.在Shapiro反应中，对甲苯磺酰腙的α氢酸性越强，越易生成烯基锂。答案：√解析：α氢酸性高利于双锂化，断裂C–N键生成烯基锂。34.有机催化的Michael加成中，脯氨酸催化剂用量通常需20mol%以上。答案：×解析：脯氨酸催化活性高，通常5–10mol%即可。35.在Shi不对称环氧化中，pH>9会导致催化剂分解。答案：√解析：Shi催化剂为果糖酮衍生物，高pH下开环失活。36.使用NaBH₄还原α,β不饱和酮时，加入CeCl₃·7H₂O可提高1,2还原选择性。答案：√解析：Luche条件，Ce³⁰与羰基配位，空间位阻增大，抑制1,4还原。37.在Shingles反应中，CO压力越高，产率一定越高。答案：×解析：过高CO分压会抑制烯烃配位，存在最佳值。38.光催化氧化中，玫瑰红（RoseBengal）为还原型光敏剂。答案：×解析：玫瑰红为氧化型光敏剂，生成单线态氧。39.在Chan–Lam偶联中，醋酸铜用量降至1mol%仍可高效催化。答案：×解析：通常需10–50mol%，低载量活性不足。40.使用TBAF脱除TBS保护基时，微量水可加速反应。答案：√解析：水协助F⁻溶剂化，提高亲核性。四、合成路线设计题（共30分）41.以苯甲醛为唯一有机原料，无机试剂与常规溶剂任选，设计合成路线制备4苯基2丁酮（总步数≤5步，需写出每步反应条件与关键中间体结构，并简要说明策略）。参考答案与评分要点：步骤1：苯甲醛与丙二酸二乙酯Knoevenagel缩合PhCHO+CH₂(COOEt)₂→piperidine/AcOH/甲苯回流分水→PhCH=C(COOEt)₂（α,β不饱和二酯，为延长碳链做准备）步骤2：Michael加成增碳PhCH=C(COOEt)₂+MeMgBr/CuI(1.2eq)/THF40°C→PhCH(Me)C(COOEt)₂（共轭加成引入甲基，得季碳二酯）步骤3：水解脱羧1)KOH/EtOH回流皂化；2)H₃O⁺/150°C脱羧→PhCH(Me)CH₂COOH（β苯基戊酸）步骤4：酰氯化SOCl₂/DCM/rt→PhCH(Me)CH₂COCl（活化羧酸）步骤5：Gilman试剂酮化(Me₂CuLi)/Et₂O/78°C→PhCH(Me)CH₂COMe（4苯基2丁酮）策略说明：利用Knoevenagel/Michael序列一次性构建C₅骨架；双酯水解脱羧策略避免复杂侧链；最后Gilman酰基取代精准得甲基酮。总收率约45%，步骤简洁，无需色谱。42.由环己烯出发，合成反式1,2环己二醇单苯甲酸酯（要求ee>90%，总步数≤4步）。参考答案：步骤1：Sharpless不对称环氧化环己烯+Ti(OiPr)₄/(+)DET/TBHP/DCM23°C→(1R,2R)1,2环氧环己烷（ee95%）步骤2：区域选择性开环环氧+PhCO₂H/NEt₃/cat.DMAP/DCM0°C→反式2苯甲酰氧基1环己醇（亲核开环发生在取代较少碳，得1羟基2苯甲酸酯）步骤3：保护羟基TBSCl/imidazole/DMAP→1TBS2苯甲酰氧基环己烷步骤4：脱保护TBAF/THF0°C→反式1羟基2苯甲酰氧基环己烷（目标产物，ee保持）解析：Sharpless环氧化奠定手性；苯甲酸开环兼具保护与官能团化；TBS临时保护便于后续衍生，整体路线高效、高立体选择性。五、机理推导题（共20分）43.写出下列转化的完整电子推动机理（用弯箭头表示），并指出关键中间体名称。底物：3苯基2环己烯1酮+H₂O₂/NaOH→3苯基1,2环氧环己烷+苯甲酸参考答案：1)OH⁻夺取H₂O₂质子→HOO⁻2)HOO⁻对α,β不饱和酮1,4加成→烯醇负离子（Michael加成）3)分子内亲核取代：烯醇氧进攻过氧基团离去OH⁻→形成1,2环氧环己烷并释放苯甲酸关键中间体：β过氧烯醇负离子（βperoxyenolate），属Weitz–Scheffer环氧化机理。44.写出Pd催化Heck反应形成下列产物的完整催化循环（含氧化加成、迁移插入、β氢消除、还原消除），并标出手性配体影响对映选择性的步骤。底物：2溴丙烯酸甲酯+苯乙烯→(R)3苯基2丙烯酸甲酯（ee92%）参考答案：1)Pd(0)L₂氧化加成C–Br→Pd(II)PhL₂Br2)苯乙烯双键配位，迁移插入→σ苄基Pd(II)中间体3)β氢消除得产物与HPdBr4)碱（NEt₃）去质子再生Pd(0)L₂手性控制步骤：迁移插入，烯烃面选择由(S)BINAP配体空间位阻决定，苯基远离膦芳环，得R构型。六、实验安全与绿色化学（共10分）45.实验室需放大进行50mmol的Dess–Martin氧化，请列出三条降低爆炸风险的具体操作，并说明理由。参考