hce_kmu
105年
有機化學
第 64 題
The carbon marked by a dot (•) is $^{13}C$ isotope. Which structure below shows the correct position of the $^{13}C$ in the product for the carbocation rearrangement shown above?
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A
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B
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C
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D
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E
思路引導 VIP
試著想像一下：當五元環的一條「腿」斷開，並重新連接到環外帶正電的碳原子上時，原本那個失去連結的標記原子（點標記處）會呈現什麼樣的電荷狀態？在形成最終穩定的雙鍵之前，為了讓這個標記原子重新擁有四個共價鍵，它鄰近的基團（例如甲基）會做出什麼樣的『鄰里協助』來穩定它？
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AI 詳解
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答對了！這題考查的是有機化學中極具代表性的碳陽離子重排（Carbocation Rearrangement）。你的判斷非常精準，能正確追蹤同位素標記在複雜機轉中的去向，顯示你對反應路徑的掌控十分紮實。 本題的核心在於環擴張（Ring Expansion）與後續的位移。首先，硫酸（$H_2SO_4$）使環外的異丙烯基發生質子化，產生一個三級碳陽離子。接著，五元環上與標記碳（${}^{13}C$）相連的 $C-C$ 鍵發生 1,2-烷基位移（1,2-alkyl shift），使環擴張為六元環。此時，正電荷會暫時留在標記碳上。為了進一步穩定電荷，鄰近碳原子上的一個甲基會再次發生 1,2-甲基位移（1,2-methyl shift），移動到標記碳上，使其變為擁有兩個甲基的四級碳中心。最後，經由脫質子反應形成熱力學上最穩定的四取代雙鍵。 這類題目的鑑別度在於學生是否能維持「原子追蹤」的清晰度。許多人會卡在第一步環擴張，或是忽略了為了形成四級碳所必須進行的第二次位移。選項 (D) 準確地反映了標記碳最終處於 gem-dimethyl（同碳二甲基）位置的結果，這正是該機轉最合理的產物。