2026年化工与制药(药物合成)试题及答案

2026年化工与制药(药物合成)试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的四个备选项中，只有一个是符合题目要求的，请将其代码填在括号内）1.在药物合成中，利用Mannich反应制备β-氨基酮时，通常需要的三个组分是（）。A.醛、酮、胺B.醛、醛、胺C.酮、酯、胺D.酸、酮、胺2.下列溶剂中，最适合用于Friedel-Crafts酰基化反应的是（）。A.乙醇B.水C.二硫化碳D.二甲基亚砜3.在芳环亲电取代反应中，硝基苯是强致钝基团，因此在进行亲电取代反应时，主要发生在（）。A.邻位B.间位C.对位D.无法确定4.青霉素类药物结构中，不稳定的化学键是（）。A.酰胺键B.β-内酰胺环C.羧基D.苯环5.在合成药物工艺研究中，所谓的“原子经济性”是指（）。A.反应速度快B.产物收率高C.反应物原子转化为产物的比例D.原料价格便宜6.下列试剂中，常用于将羧酸还原为伯醇的是（）。A.B.C.PCCD.Jones试剂7.在卤代烷的亲核取代反应中，下列离去基团离去能力最强的是（）。A.B.C.D.8.制备磺胺类药物的关键中间体对乙酰氨基苯磺酰氯，通常是由乙酰苯胺经过（）反应制得。A.氯磺化B.磺化C.硝化D.氧化9.在不对称合成中，用于诱导手性中心产生的常见手性辅助剂不包括（）。A.8-苯基薄荷醇B.频哪醇C.(S)-脯氨酸D.(R)-BINAP10.下列反应中，属于周环反应的是（）。A.Diels-Alder反应B.S2反应C.E1消除反应D.酯化反应11.在药物合成中，保护氨基常用的保护基是（）。A.苄氧羰基B.叔丁基二甲基硅基C.乙酰基D.甲氧基甲基12.布洛芬的工业合成路线中，关键步骤涉及Darzens反应或（）。A.Grignard反应B.Friedel-Crafts酰基化C.Wittig反应D.Hofmann重排13.下列关于相转移催化剂的描述，错误的是（）。A.能加快非均相反应速率B.四丁基溴化铵是常用的PTCC.只能用于液-液两相反应D.可以降低反应温度14.氯霉素合成中，对硝基苯乙酮经溴化后，与（）反应生成对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮。A.六次甲基四胺B.尿素C.乙酰胺D.甲酰胺15.在药物结晶工艺中，加入晶种的主要目的是（）。A.提高溶解度B.破坏晶型C.控制晶核形成，诱导结晶D.增加溶液粘度二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题列出的五个备选项中，至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填在括号内。多选、少选、错选均不得分）1.药物合成反应中，影响化学反应速率的主要因素有（）。A.反应物浓度B.温度C.催化剂D.溶剂极性E.搅拌速度2.下列试剂中，可用于氧化反应的氧化剂有（）。A.B.C.D.DDQE.3.现代药物合成中，绿色化学与工程技术主要关注（）。A.使用无毒无害溶剂B.提高原子利用率C.减少废弃物排放D.使用高毒原料以降低成本E.开发高效催化剂4.关于手性药物的合成，下列说法正确的有（）。A.可通过外消旋体拆分获得B.可利用不对称催化合成C.可利用手性源合成D.所有手性药物都必须使用化学法合成E.生物酶催化也是重要的合成手段5.下列药物合成反应中，属于缩合反应的有（）。A.酯化反应B.醛酮缩合（Aldol缩合）C.Knoevenagel缩合D.Claisen缩合E.硝化反应三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分。请将答案写在横线上）1.芳香族化合物亲电取代反应的通用机理包括三步：生成亲电试剂、________、失去质子。2.在Friedel-Crafts烷基化反应中，容易发生________重排，导致烷基异构化。3.羟醛缩合反应中，α-碳原子上含有氢原子的________或________在碱催化下互相缩合。4.格氏试剂RMgX对空气和水极其敏感，制备和使用时必须在________条件下进行。5.磺胺类药物的基本结构是对氨基苯磺酰胺，其中磺酰胺基上的氮原子氢被取代后，其抑菌作用通常________（填“增强”或“减弱”）。6.硝化反应是一个强放热反应，工业生产中必须严格控制________，以防发生爆炸事故。7.在还原反应中，催化氢化常用的催化剂有Raney镍、钯碳和________。8.贝克曼重排反应是将________转化为酰胺的反应。9.在药物合成设计中，________策略是指在分子中引入一个基团，暂时掩蔽其化学活性，待反应完成后脱除。10.抗结核药异烟肼化学名为4-吡啶甲酰肼，其合成原料通常为________和________。11.酯缩合反应中，提供酰基正中心的化合物称为________组分，提供α-氢的化合物称为________组分。12.N-溴代丁二酰亚胺（NBS）是专门用于烯丙基或________位溴化反应的试剂。13.芳香族卤代烃的亲核取代反应按两种机理进行：加成-消除机理和________机理。14.药物合成工艺优化中，正交试验法是一种利用________安排试验，分析结果的方法。15.对乙酰氨基酚（扑热息痛）合成中，对氨基酚的乙酰化试剂通常选用________，以避免过度乙酰化。16.芳香族化合物的侧链氧化，常用的氧化剂是________，它可以将烷基苯氧化为苯甲酸。17.狄尔斯-阿尔德反应是共轭二烯与烯烃发生的________[4+2]环加成反应。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.在药物合成中，为了提高收率，可以无限增大反应物的浓度。（）2.所有的芳香族化合物都能发生Friedel-Crafts反应。（）3.可以还原羧酸、酯、醛酮，但不能还原碳碳双键。（）4.磺酰氯类化合物非常稳定，不需要隔绝空气和水分保存。（）5.重氮化反应通常在低温（0-5℃）下进行，以防止重氮盐分解。（）6.原子经济性为100%的反应是指反应中所有原子都进入了目标产物，没有副产物。（）7.手性分子若具有非手性环境，其旋光度是恒定不变的。（）8.相转移催化反应中，催化剂的作用是将离子从有机相转移到水相。（）9.工业生产中，为了降低成本，应优先选择化学计量数的试剂而不是催化剂。（）10.药物合成中的后处理过程不仅包括分离纯化，还包括溶剂回收和三废处理。（）五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）1.简述Friedel-Crafts酰基化反应与Friedel-Crafts烷基化反应相比的主要优缺点。2.在药物合成中，什么是“绿色化学”？请列举出至少三条实现绿色合成的途径。3.简述卤代烷水解反应（S1与S2）的机理差异，并指出各自的结构特征。4.在药物工艺研究中，为什么要进行“小试”与“中试”？中试的主要目的是什么？六、综合应用题（本大题共3小题，共40分）1.合成题（15分）请以苯、乙酸酐及必要的无机试剂为原料，合成对羟基乙酰苯胺（扑热息痛）。请写出完整的反应路线，包括反应条件、中间体结构式，并注明每一步反应的类型。2.推断题（10分）某药物中间体A（），能发生银镜反应。A与/Fe作用生成一元取代物B。A在酸性条件下水解生成C（）和D（O）。C遇溶液显色，且能发生羧酸与醇的酯化反应。D在铜催化下氧化生成E（CHO）。请推断A、B、C、D、E的结构式，并写出相关的化学反应方程式。3.工艺计算与分析题（15分）在合成某药物中间体的过程中，涉及如下反应：A已知：A的摩尔质量为120g/mol，B的摩尔质量为98g/mol，C的摩尔质量为150g/mol。在实验室小试中，投入A24.0g，B19.6g。反应结束后，经过后处理得到纯产物C25.5g。（1）计算该反应中A的转化率。（2）计算该反应相对于A的摩尔收率。（3）计算该反应的原子经济性（AtomEconomy，%）。（4）若在工业生产中要求C的年产量为100吨，年工作日为300天，假设总收率（质量收率）为85%，请计算每天理论上需要投料A的量（保留两位小数）。七、参考答案及解析一、单项选择题1.A[解析]Mannich反应是含有α-活泼氢的醛、酮与甲醛及胺（伯胺或仲胺）进行缩合，生成β-氨基酮的反应。2.C[解析]Friedel-Crafts反应通常在非极性或弱极性溶剂中进行，如、、硝基苯等。乙醇和水会破坏Lewis酸催化剂（如）。3.B[解析]硝基是间位定位基，且致钝。4.B[解析]青霉素的核心结构是四元的β-内酰胺环，张力大，易受亲核试剂进攻开环，导致结构破坏。5.C[解析]原子经济性是指反应物原子转化为产物的比例，由BarryTrost提出。6.A[解析]是强还原剂，可还原羧酸；通常只还原醛酮，不还原羧酸。7.D[解析]离去能力与离去后的离子稳定性有关，体积大，极化率高，最易离去。8.A[解析]氯磺化反应使用H，在芳环上引入磺酰氯基团（−Cl9.B[解析]频哪醇是邻二叔醇结构，常用于频哪醇重排，不是手性辅助剂。10.A[解析]Diels-Alder反应是经典的[4+2]环加成反应，属于周环反应，无中间体。11.A[解析]苄氧羰基是常用的氨基保护基，可通过氢解脱除。12.B[解析]布洛芬合成经典路线涉及异丁苯的Friedel-Crafts酰基化生成对异丁基苯乙酮。13.C[解析]相转移催化剂也可用于液-固、气-液等相态反应，不限于液-液。14.A[解析]六次甲基甲基四胺（乌洛托品）在氯霉素合成中用于引入氨基。15.C[解析]加入晶种是为了控制成核过程，防止产生过多晶核导致晶体细碎，或引发均相成核。二、多项选择题1.ABCDE[解析]浓度、温度、催化剂是动力学主要因素；溶剂影响反应分子状态；搅拌影响传质。2.ABCD[解析]是还原剂。3.ABCE[解析]绿色化学关注环境友好，避免使用有毒物质。4.ABCE[解析]手性药物也可以通过生物发酵等生物技术获得，并非全靠化学法。5.ABCD[解析]硝化反应是取代反应，不是缩合。三、填空题1.亲电加成2.碳正离子（或烷基）3.醛，酮4.无水无氧5.减弱6.温度7.氧化铂8.肟9.基团保护10.4-甲基吡啶（或异烟酸），肼（或水合肼）11.亲电，亲核12.苄13.消除-加成（或S1）14.标准正交表15.乙酸酐16.高锰酸钾17.顺式四、判断题1.×[解析]浓度过高可能导致副反应增加，且受溶解度限制。2.×[解析]含有强吸电子基团（如硝基、磺酸基）的芳环活性极低，难以发生反应。3.√[解析]主要针对极性双键（C=O）等，通常不还原孤立C=C。4.×[解析]磺酰氯易水解，需防潮。5.√[解析]重氮盐在高温下易分解放出氮气。6.√[解析]原子经济性定义。7.×[解析]旋光度受浓度、溶剂、温度、光程长度影响。8.×[解析]PTC通常是将离子从水相转移到有机相，使其与有机反应物接触。9.×[解析]现代工艺优先使用催化剂（绿色化学原则），化学计量试剂产生更多废物。10.√[解析]后处理是制药工程的重要环节。五、简答题1.答：优点：(1)酰基化反应不发生碳正离子重排，产物结构单一。(2)酰基是致钝基团，可以控制取代程度，不易发生多取代。缺点：(1)产物是芳酮，羰基与芳环共轭，使得进一步亲电取代困难（需剧烈条件）。(2)催化剂用量大（通常超过1当量），因为与产物羰基络合。(3)成本相对较高。2.答：绿色化学是指利用化学原理，在设计、制造和应用化学产品时，减少或消除有害物质的使用和产生。实现途径：(1)开发原子经济性反应，如加成反应、重排反应。(2)使用无毒无害的溶剂（如水、超临界流体）或无溶剂反应。(3)使用可再生的生物质资源代替化石资源。(4)采用高效、高选择性的催化剂（如酶催化、不对称催化）。(5)设计可降解的化学产品。3.答：S1机理：单分子亲核取代。分两步进行，离去基团先离去形成碳正离子（决速步），亲核试剂进攻碳正离子。特征：动力学上对底物是一级，有重排产物，中心碳原子构型翻转（外消旋化）。主要发生在卤代烷或苄基型、烯丙基型卤代烃。S2机理：双分子亲核取代。一步完成，亲核试剂从背面进攻中心碳，离去基团同时离去。特征：动力学上对底物和亲核试剂均为一级，无重排，中心碳原子构型完全翻转（Walden反转）。主要发生在卤代烷或甲基卤。4.答：小试是为了探索反应可行性、优化工艺条件（温度、时间、配比）、确定分析方法。中试是在小试基础上，模拟工业生产条件进行的放大试验。中试主要目的：(1)考察设备材质对反应的影响。(2)验证搅拌、传热、传质等工程因素在放大后的效果。(3)考察溶剂回收、母液循环利用的可行性。(4)确定物料平衡、能耗及三废处理方案。(5)为工业装置设计提供基础数据。六、综合应用题1.解：合成路线：(1)原料：苯。反应：+(反应类型：Friedel-Crafts酰基化反应。(2)原料：苯乙酮。反应：+→修正：工业上常用路线是苯酚与乙酸酐酰化（Fries重排条件或直接酰化）。若必须从苯开始：修正：工业上常用路线是苯酚与乙酸酐酰化（Fries重排条件或直接酰化）。若必须从苯开始：路线修正：苯→硝基苯→苯胺→乙酰苯胺→对硝基乙酰苯胺→对氨基乙酰苯胺→扑热息痛。但题目要求“苯、乙酸酐”。最直接路线：苯→/硝基苯→Fe/HCl苯胺→(COO但若利用乙酸酐做酰化剂，且追求对位选择性，标准工业路线如下：步骤1：苯的硝化。→,步骤2：硝基苯还原为苯胺。→Fe

powder步骤3：苯胺的乙酰化（保护氨基）。+(步骤4：乙酰苯胺的硝化（主要在对位）。+→→步骤5：硝基还原为氨基。pN步骤6：重氮化水解（去氨基）？不，此路线是合成磺胺的。最符合题目要求的扑热息痛合成（从苯、乙酸酐出发）：最符合题目要求的扑热息痛合成（从苯、乙酸酐出发）：实际上，扑热息痛最经典路线是：苯酚→对硝基苯酚→对氨基苯酚→乙酰化。但题目限制原料为苯、乙酸酐。正确合成逻辑：1.苯→硝基苯。2.硝基苯→苯胺。3.苯胺+乙酸酐→乙酰苯胺。4.乙酰苯胺→对硝基乙酰苯胺(硝化)。5.对硝基乙酰苯胺→对氨基乙酰苯胺(还原)。6.对氨基乙酰苯胺→/重氮盐→(注：步骤6是重氮化后水解，将氨基替换为羟基)。详细步骤如下：(1)硝化：→(2)还原：→(3)酰化：+(4)硝化：→(5)还原：p(6)重氮化水解：pDiazonium

Salt→2.解：推断分析：(1)A（）能发生银镜反应，说明含有醛基（−CHO）。(2)A水解生成C（）和D（O），说明A是酯。D为乙醇（OH，因为氧化得乙醛E）。(3)C遇显色，说明含有酚羟基。C能发生酯化反应，说明含有羧基。C的分子式，不饱和度U=(若C是酚酸，结构可能是水杨酸（邻羟基苯甲酸）。验证：水杨酸，分子式不符。重新计算C的不饱和度：2×含有苯环（4）和一个双键/环。C遇显色（酚羟基）。假设C是羟基苯甲醛？符合。羟基苯甲醛能发生酯化反应（酚羟基酯化或醛基氧化成酸后酯化？题目说C能发生酯化，通常指有-COOH或-OH）。但A水解生成C和D。A是酯。A含醛基。设A为：Ar−水解：Ar−所以C是Ar−C分子式。若为苯甲酸，是。但苯甲酸不遇显色。矛盾点：C遇显色，说明C是酚。那么A水解产生的酸C必须是酚酸？但酚酸分子式通常含3个氧（如水杨酸）。回到题目数据：C（）。若C是酚，必须有一个酚羟基。剩余O。这构成了苯酚（O）+1个C?不对。检查分子式C：。不饱和度5。可能是：苯环（4）+羰基（1）。无羟基剩余。题目可能暗示C是酚，但分子式极有可能是苯甲酸。苯甲酸不显色。修正思路：A水解生成C和D。D是乙醇。A是酯。A：。不饱和度U=(结构：苯环（4）+酯基（1）=5。A中无双键剩余？但A能发生银镜反应，必须有醛基。矛盾：若A有苯环（4）和酯基（1），不饱和度已满5，不能再有醛基（需1个不饱和度）。除非：苯环和醛基和酯基？4+可能性：A是甲酸酯（HCOOR）？甲酸酯有还原性（银镜反应）。结构：HCOO−A：。减去HCOO()→。R为。A水解：HCOO−产物C是甲酸（HCOOH），D是醇（ROH）。但题目说C（），甲酸是。不符。重新审视A水解：A+O→C（），D（O）。原子守恒：C+D=。A是。差异：O。符合水解反应通式。A是酯。C是酸（或酚），D是醇。D氧化得乙醛E，说明D是乙醇OH。所以C是。A的结构：C−A能发生银镜反应，说明A中有醛基。醛基在哪？只能在C部分（即苯环上）。所以A的结构是：含醛基的苯甲酸乙酯。A的不饱和度：苯环（4）+酯基（1）+醛基（1）=6。计算A的不饱和度：→U严重矛盾。不饱和度5容纳不下苯环+酯+醛。修正：A能发生银镜反应，除了醛基，甲酸酯、还原糖等也可以。甲酸酯最可能。但前面计算甲酸酯不符C的分子式。如果A是醛，且能水解？那是半缩醛？不稳定。特殊情况：A是酚醛树脂单体？不。检查题目C的分子式：。如果C是苯甲酸（COOH），分子式。符合。那么A是苯甲酸乙酯（COOEt）。A分子式：。符合。A不饱和度：苯环（4）+酯基（1）=5。符合。但是：苯甲酸乙酯不能发生银镜反应。题目条件“A能发生银镜反应”与推导结构矛盾。可能性：A含有隐藏的还原基团，或者题目暗示A是CHO（苯甲醛）？苯甲醛O。不水解。重新思考：A是。如果A是肉桂醛乙二醇缩醛？回到最可能的“陷阱”：C遇显色。若C是酚，分子式。结构：HO−羟基苯甲醛能发生酯化反应（酚羟基或醛基氧化成酸后酯化，或本身作为酸？不）。题目说“C能发生羧酸与醇的酯化反应”，暗示C是羧酸。若C是羟基苯甲酸（水杨酸），分子式。与题目差一个O。可能是题目数据抄写有误，或者C是苯甲酸，而“遇显色”是干扰或A中有酚羟基水解到了C中？不，A水解生成C。让我们假设C是苯甲酸（忽略显色条件，视作题目特例或A本身有酚结构被保留？）。若A是水杨酸乙酯（HO−A分子式：。不符（题目）。若A是甲酸苯酚酯（HCOO−A分子式：。不符。若A是乙酸苯酚酯（COO−A分子式：。不符。若A是苯甲酸乙烯酯？。不符。再看A：。苯环(6)。剩余。结构可能是：−CH水解：肉桂酸+甲醇。肉桂酸。不符C（）。结构可能是：−COO水解：苯甲酸（）+乙醇（O）。分子式完全吻合！结构吻合！唯一不符：银镜反应。唯一不符：C遇显色。结论：这是一道经典推断题的变体，可能存在题目描述的偏差，或者存在特殊结构。但在考试解题中，必须服从分子式和反应逻辑。唯一符合水解产物分子式的是苯甲酸乙酯。关于银镜反应：可能是A中含有杂质，或者A是“苯甲醛缩乙醇”？如果A是CH(A分子式：。不符。如果A是？让我们忽略“银镜反应”这一条（假设是苯甲酸乙酯的笔误，或者是苯甲醛的某种衍生物），或者忽略“C遇显色”（假设C是苯甲酸）。鉴于C（）和D（O）加起来正好是A+H2O，且D是乙醇，C极大概率是苯甲酸。因此，A是苯甲酸乙酯。B是A的一溴代物。苯甲酸乙酯的溴化主要在苯环上，且是间位定位（酯基），生成间溴苯甲酸乙酯。另一种可能：A是茴香醛甲醚？另一种可能：A是茴香醛甲醚？最终决定：严格按照分子式守恒推断。最终决定：严格按照分子式守恒推断。A：苯甲酸乙酯。B：间溴苯甲酸乙酯。C：苯甲酸。D：乙醇。E：乙醛。(注：若强行解释银镜反应，可能是题目有误，但在解答中需指出分子式的唯一性)。结构式：A:B:mC:COOHD:OHE:CHO3.解：(1)计算A的转化率：A的摩尔数=24.0B的摩尔数=19.6C的理论摩尔数（按A计）=0.2

molC的理论质量=0.2×C的实际质量=25.5

g转化率通常指反应掉的原料比例。题目未给出剩余A量，但给出了产物量。假设A完全转化（或转化率基于产物生成）。通常在此类计算