第 一 題
寫出下列反應的有機產物結構。(每小題 2 分,共 20 分)
小題 (一)
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看到這題先想什麼:首先辨識骨架為 5,5-融合的順式雙環系統(cis-bicyclo[3.3.0]octane 衍生物),並確認試劑 NaBH4 為溫和還原劑,能將酮基還原為二級醇。用什麼方法:利用順式雙環系統的 V 型摺疊構形判斷立體障礙。橋頭甲基指向較空曠的凸面(exo face),氫化物將從同側(上方)進行立體選擇性攻擊,將生成的羥基推向立體障礙較大的凹面(endo face),故產物羥基應畫為虛線。
小題 (二)
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看到加熱條件與共軛雙烯、親雙烯體的組合,應直覺想到 Diels-Alder [4+2] 環加成反應。解題關鍵在於判斷反應物結構,保留親雙烯體的順式(cis)立體化學,並運用次級軌道作用原理,優先繪製出內型(endo)產物結構。
小題 (三)
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看到羰基化合物(環己酮)與 NaCN/HCl 反應,應立即聯想到親核加成反應(Nucleophilic addition)生成「氰醇 (Cyanohydrin)」。解題關鍵在於氰根離子 (CN⁻) 攻擊羰基碳,隨後氧原子質子化,將 C=O 雙鍵轉換為同一個碳上接有 -OH 與 -CN 的結構。
小題 (四)
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看到同時含有酮基與酯基的長鏈化合物及強鹼(NaOCH3)條件,應直覺想到分子內 Claisen 縮合反應。解題關鍵在於尋找能形成穩定五或六元環的 α-碳,本題由酮基末端(C6)去質子化並攻擊酯基碳,恰可形成無張力且穩定的六元環。
小題 (五)
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看到這題首先判斷為芳香族親電取代反應(EAS)中的硝化反應,產生親電試劑 NO₂⁺。接著分析取代基效應:三氟甲基(-CF₃)具強烈的誘導拉電子效應,為去活化基,因此具備「間位導向性(meta-directing)」。
小題 (六)
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看到疊氮化鈉 (NaN3) 與極性非質子溶劑 (DMF),應立即判斷這是一個典型且有利於 SN2 反應的條件。解題關鍵有二:首先,正確判讀起始物椅型構象中各取代基的相對立體位置(上或下);其次,對發生反應的碳中心嚴格應用 SN2 的「立體組態反轉 (inversion of configuration)」原則,同時確保未參與反應的立體中心保持不變。
小題 (七)
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看到氘代烯烴與鹵素 (Br2) 的反應,首先判斷烯烴的幾何構型為反式 (E 型),接著聯想到 Br2 加成為典型的反式加成 (anti addition)。根據立體化學原則『反式烯烴 + 反式加成 = 內消旋 (meso) 產物』,繪圖時只需將雙鍵改為單鍵,保留原平面骨架,並將兩個 Br 分別以實線及虛線畫在相鄰碳上即可。
小題 (八)
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看到 Grignard 試劑與不對稱環氧化合物反應,應立即聯想到鹼性條件下的開環反應遵循 SN2 機制。強親核試劑(如 PhMgBr)會優先攻擊位阻較小(取代基較少)的碳原子,開環後再經酸性水解質子化形成醇類。判斷出苯基將接於未取代的一級碳上,羥基則留在二級碳上即可解題。
小題 (九)
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看到一級芳香胺(對甲氧基苯胺)與酸酐(苯甲酸酐),應立刻聯想到「親核醯基取代反應」(醯化反應)。芳香胺上的氮原子會作為親核試劑攻擊酸酐的羰基碳,脫去一分子苯甲酸,最終將胺基轉換為醯胺(Amide)結構,完成苯甲醯化(Benzoylation)。
小題 (十)
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看到此題,首先辨認反應物上的官能基(左側為醚鍵,右側為一級醇),接著認出箭頭上的試劑為 PCC (Pyridinium chlorochromate)。PCC 是有機合成中經典的溫和氧化劑,核心考點在於它能將一級醇氧化為醛並停留在該階段(不會過度氧化成羧酸),同時不會影響分子中的醚鍵。