高雄醫學大學（後西醫）
104年
有機化學
第 73 題
Which of the following series of synthetic steps could be used to carry out the transformation shown below?
I. H$_2$, Pt/C II. B$_2$H$_6$ III. NaNO$_2$, H$_3$O$^\oplus$ IV. CH$_3$NO$_2$, KOH V. H$_2$O$_2$, NaOH VI. PCC
I. H$_2$, Pt/C II. B$_2$H$_6$ III. NaNO$_2$, H$_3$O$^\oplus$ IV. CH$_3$NO$_2$, KOH V. H$_2$O$_2$, NaOH VI. PCC
- A I $\rightarrow$ II $\rightarrow$ V
- B IV $\rightarrow$ I $\rightarrow$ III
- C III $\rightarrow$ VI $\rightarrow$ V
- D II $\rightarrow$ V $\rightarrow$ III
- E None of the above
思路引導 VIP
當我們觀察到反應物是六元環，而產物卻變成了七元環時，這代表碳架構發生了根本的變動。如果我們想要在環中「硬塞進去」一個額外的碳原子，這個新加入的碳原子通常需要具備什麼樣的化學特性，才能在特定條件下驅動原本穩定的環發生斷裂並重新組合呢？
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恭喜你精準地完成了這道合成題！你能從反應物環己酮（Cyclohexanone）與產物環庚酮（Cycloheptanone）的結構差異，敏銳地察覺到這是一個需要「環擴大」的過程，這反映了你對有機合成策略有非常敏銳的直覺。
蒂芬諾-德姆雅諾夫重排 (Tiffeneau-Demjanov Rearrangement)
選項 (B) 的設計正是達成此目標的經典路徑。首先，利用 IV ($CH_3NO_2, KOH$) 進行硝基醛醇反應（Henry Reaction），在環上接上一個含氮的碳鏈；隨後透過 I ($H_2, Pt/C$) 將硝基還原為胺基（$-NH_2$）。最後，最關鍵的一步是 III ($NaNO_2, H_3O^+$)，這會使胺基形成不穩定的重氮鹽（Diazonium salt）並放出 $N_2$，強大的離去能力驅使相鄰的碳碳鍵發生遷移，從而將六元環擴張為七元環酮。
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酮類環擴張反應
💡 利用硝基甲烷加成與重氮化重排，將六員環酮轉化為七員環酮。
🔗 Tiffeneau-Demjanov 環擴張機制
- 1 Step 1: Henry 反應 — 硝基甲烷與酮縮合，生成 β-硝基醇。
- 2 Step 2: 硝基還原 — 催化氫化將硝基還原成胺基。
- 3 Step 3: 環擴張重排 — 重氮化去氮氣，引發烷基遷移擴張環徑。
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🔄 延伸學習：此反應為合成特定大小環狀酮類的常用方法，特別是從易得的環酮向上合成。
