免費開始練習
調查局三等申論題 105年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 三 題

📖 題組:
請寫出下列反應式之主要產物。(請表示正確的立體化學,每小題 4 分,共 60 分) (一) Mandelonitrile + H2SO4, H2O, 加熱 (二) Salicylic acid + Acetic anhydride (三) (Z)-3-hexene + Zn(Cu), CH2I2 (四) Diethyl adipate + 1. NaOEt, 2. HCl, H2O (五) Cyclopentanone + Morpholine, 酸催化 (六) 1,3-Butadiene + Dimethyl acetylenedicarboxylate, 加熱 (七) Phenylacetic acid + 1. PBr3, Br2; 2. H2O (八) 1-Chloro-2-methyl-4-nitrobenzene + H2CrO4 (九) Benzene + Cyclohexene, AlCl3 (十) 2-Bromo-4-methylaniline + NaNO2, HCl, H2O (十一) (Cyclohexylmethyl)trimethylammonium hydroxide + 160°C (十二) Isobutyraldehyde + NC-CH2-PPh3+ Cl- + NaH (十三) Acetophenone + KOH, H2N-NH2, 加熱 (十四) Styrene oxide + 1. (H2C=CH)2CuLi, 2. HCl, H2O (十五) Cyclohexene + NBS, 照光, CH2Cl2
📝 此題為申論題,共 10 小題

小題 (三)

(Z)-3-hexene + Zn(Cu), CH2I2
題目圖片

思路引導 VIP

看到 Zn(Cu) 與 CH2I2 應立即聯想到 Simmons-Smith 反應(環丙烷化反應)。此反應會透過類卡賓 (carbenoid) 中間體與雙鍵進行立體專一性的同側加成 (syn addition),因此 (Z)-烯烴將保留順式立體化學,生成順式 (cis) 取代的環丙烷產物。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【反應類型】Simmons-Smith 環丙烷化反應 (Cyclopropanation) 【解析】

  1. 試劑作用:鋅銅偶 Zn(Cu) 與二碘甲烷 CH2I2 反應,生成具備反應活性的類卡賓 (carbenoid) 中間體 $I-CH_2-ZnI$。

小題 (一)

Mandelonitrile + H2SO4, H2O, 加熱
題目圖片

思路引導 VIP

看到氰醇(cyanohydrin)加上強酸水溶液並加熱的條件,首要聯想到腈基 (-CN) 的酸性水解反應。腈基在酸性環境中會先水解成醯胺,接著完全水解成羧酸,保留原本的羥基而形成 α-羥基酸。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】腈基的酸性水解反應 (Hydrolysis of nitriles) 【解答】 反應物:Mandelonitrile(苦杏仁腈,Ph-CH(OH)-CN),為一種氰醇 (cyanohydrin)。

小題 (二)

Salicylic acid + Acetic anhydride
題目圖片

思路引導 VIP

看到水楊酸與乙酐,應立即聯想到這是經典的阿斯匹靈(Aspirin)合成反應。判斷反應位點:水楊酸上的酚羥基(-OH)親核性大於羧基(-COOH),因此由酚羥基對乙酐進行親核性醯基取代反應(O-醯化)。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】親核性醯基取代反應(O-Acylation) 【詳解】 已知:水楊酸(Salicylic acid,即 2-hydroxybenzoic acid)結構中含有酚羥基(-OH)與羧基(-COOH)兩種官能基;乙酐(Acetic anhydride)為常用的醯化劑。

小題 (四)

Diethyl adipate + 1. NaOEt, 2. HCl, H2O
題目圖片

思路引導 VIP

看到分子內具有兩個酯基 (1,6-diester) 且加入鹼 (NaOEt),應立即聯想到分子內 Claisen 縮合,即 Dieckmann 縮合反應。反應會發生分子內環化形成熱力學穩定的五元環 β-酮酯;最後的酸性水溶液僅作質子化的後處理,在無標示加熱條件下不會發生進一步的水解與脫羧反應。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】本題考查 1,6-二酸酯在鹼性條件下的分子內 Claisen 縮合反應,即 Dieckmann 縮合(Dieckmann condensation)。 【詳解】 已知:反應物為 Diethyl adipate (己二酸二乙酯,為 1,6-二酸酯);試劑 1 為乙醇鈉鹼液 (NaOEt),試劑 2 為酸性水溶液 (HCl, H₂O)。

小題 (五)

Cyclopentanone + Morpholine, 酸催化
題目圖片

思路引導 VIP

看到酮類(Cyclopentanone)與二級胺(Morpholine)在微酸催化下反應,應立即聯想到「烯胺(Enamine)的形成」。二級胺攻擊羰基並脫除一分子水生成亞胺離子後,因氮上無質子可脫除,故由相鄰的 α-碳失去質子,生成帶有碳-碳雙鍵的烯胺產物。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】酮類與二級胺在酸催化下發生親核加成與脫水反應,生成烯胺(Enamine)。 【詳解】 已知:

小題 (六)

1,3-Butadiene + Dimethyl acetylenedicarboxylate, 加熱
題目圖片

思路引導 VIP

看到共軛二烯(1,3-butadiene)與帶有拉電子基的親雙烯體(DMAD, 炔類)在加熱條件下反應,應立即想到 [4+2] 環加成反應,即 Diels-Alder 反應。因為親雙烯體是炔類,反應後生成的六元環將包含兩個不相鄰的雙鍵(1,4-環己二烯骨架)。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】狄耳士-阿德爾反應(Diels-Alder Reaction, [4+2] 環加成) 【詳解】

  1. 反應物分析:

小題 (七)

Phenylacetic acid + 1. PBr3, Br2; 2. H2O
題目圖片

思路引導 VIP

看到羧酸加上 PBr3 與 Br2,隨後加水的條件,應立刻聯想到 Hell-Volhard-Zelinsky (HVZ) 反應。此反應會將羧酸先轉化為醯溴並促使發生烯醇化,進而在 α-碳上進行鹵化,最後加水水解即得到 α-溴代羧酸。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】Hell-Volhard-Zelinsky (HVZ) 反應(羧酸的 α-溴化)。 【詳解】 已知:反應物為 Phenylacetic acid (苯乙酸),試劑為 1. PBr3, Br2; 2. H2O。

小題 (八)

1-Chloro-2-methyl-4-nitrobenzene + H2CrO4
題目圖片

思路引導 VIP

看到強氧化劑(如鉻酸 H2CrO4、過錳酸鉀 KMnO4)與芳香化合物反應,應優先考慮「苯環側鏈氧化反應(Side-chain oxidation)」。只要烷基側鏈具有至少一個苄基氫(benzylic hydrogen),就會被完全氧化成羧酸(-COOH);而環上的鹵素與硝基對此類氧化劑具有穩定性,不受影響。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】苯環側鏈氧化反應(Side-chain oxidation of alkylbenzenes) 【解析】

  1. 反應試劑 H2CrO4(鉻酸)為強氧化劑,主要用於將醇類氧化為醛、酮或羧酸,亦可用於將芳香環上的烷基側鏈氧化。

小題 (九)

Benzene + Cyclohexene, AlCl3
題目圖片

思路引導 VIP

看到苯環、烯烴與路易斯酸 (AlCl3) 的組合,應立刻聯想到親電芳香族取代反應中的傅-克烷基化 (Friedel-Crafts Alkylation)。環己烯被活化後會產生環己基碳陽離子,再受苯環攻擊完成烷基化。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】傅-克烷基化反應 (Friedel-Crafts Alkylation) 【解答】 產物名稱:Cyclohexylbenzene(環己基苯)

小題 (十)

2-Bromo-4-methylaniline + NaNO2, HCl, H2O
題目圖片

思路引導 VIP

看到芳香族一級胺(aniline 衍生物)與 NaNO2, HCl 試劑組合,應立刻聯想到「重氮化反應」(Diazotization)。需特別注意題目是否有給予加熱(Δ)條件,若無加熱,反應將停留在生成重氮鹽的階段,而不會進一步水解成酚(Phenol)。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】芳香族一級胺與亞硝酸在酸性環境下的重氮化反應(Diazotization)。 【詳解】 已知:反應物為芳香族一級胺 2-Bromo-4-methylaniline,試劑為 NaNO2, HCl, H2O。

🏷️ 相關主題

重要官能基反應與應用:苦杏仁酸與水楊酸衍生物
查看更多「[醫學鑑識組] 有機化學」的主題分類考古題

升級 VIP 解鎖