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)
思路引導 VIP
看到 NaBH4,首先聯想其作為「溫和還原劑」的特性。本題核心考點為「化學選擇性 (Chemoselectivity)」,NaBH4 只能還原醛、酮,無法還原酯基;同時繪圖時需注意雙環結構帶來的立體位阻效應,氫負離子會由位阻小側進攻,決定還原後羥基的立體化學組態。
小題 (二)
思路引導 VIP
看到「1-乙烯基吡咯」與強親雙烯體「丁烯二腈」並明確提示 Diels-Alder,應立即聯想到吡咯環在 N-取代下可作為雙烯體(diene)。N-乙烯基的共軛削弱了吡咯的芳香性,使其環上的 C2 和 C5 位能與親雙烯體進行跨環的 [4+2] 環加成,生成含有橋頭氮的雙環化合物。
小題 (三)
思路引導 VIP
看到酮類(環己酮)與 NaCN/HCl,應立即聯想到這是在系統內原位(in situ)生成 HCN,並進行「親核性加成反應」。解題關鍵在於辨識出親核基 CN⁻ 會攻擊羰基碳,最終 C=O 雙鍵轉變為單鍵,形成同時接有 -OH 與 -CN 的「氰醇(Cyanohydrin)」產物。
小題 (四)
思路引導 VIP
看到 1,6-二酯與強鹼(如 NaOCH3)進行分子內反應,應立刻聯想到「狄克曼縮合反應(Dieckmann condensation)」。解題關鍵是將一端酯基的 α-碳去質子化形成親核性烯醇陰離子,接著攻擊另一端酯基的羰基碳,藉由計算碳數(C2 攻擊 C6),推導出會形成穩定的「五元環」 β-酮酯產物。
小題 (五)
思路引導 VIP
看到混酸 (HNO3/H2SO4) 首先想到親電芳香取代反應 (EAS) 中的「硝化反應」,產生親電體 NO2+。接著分析原苯環上的取代基:三氟甲基 (-CF3) 因三個氟原子的強電負度,具強烈拉電子誘導效應 (-I effect),為去活化基且屬於「間位導向基 (meta-directing group)」。結合兩者,親電體會接在間位上。
小題 (六)
思路引導 VIP
看到 NaN3 (強親核劑) 與 DMF (極性非質子溶劑),應立即聯想到典型的 SN2 反應條件。二級鹵烷(環烷溴)在此條件下會發生雙分子親核取代,若起始物具有立體化學標示,務必注意產物需呈現構型翻轉 (Walden inversion)。
小題 (七)
思路引導 VIP
看到「烯烴與 Br2 反應」,第一時間必須聯想到「親電加成反應 (Electrophilic addition)」,且關鍵在於會形成環狀「溴鎓離子 (Bromonium ion)」中間體。接著,剩餘的溴離子 (Br⁻) 必然從立體阻礙較小的背面進行攻擊,產生「反式加成 (anti-addition)」。解題時務必根據起始物的順反組態 (Z/E),推導出產物是外消旋混合物 (racemic mixture) 還是內消旋化合物 (meso compound)。
小題 (八)
思路引導 VIP
看到格林納試劑(PhMgBr)與環氧化物反應,應立刻聯想到「鹼性條件/強親核試劑的環氧化物開環反應」。解題關鍵在於辨識 SN2 機構,親核試劑會攻擊空間位阻較小(取代較少)的碳原子,開環後經酸(H⁺)處理質子化,生成增加相應碳數的醇類化合物。
小題 (九)
思路引導 VIP
看到「芳香胺」與「酸酐」,應立刻聯想到「親核性醯基取代反應(醯化反應)」。芳香胺上的氮原子具孤對電子,作為親核基攻擊苯甲酸酐的羰基碳,最後脫去苯甲酸根離去基,生成 $N$-芳基苯甲醯胺。
小題 (十)
思路引導 VIP
看到 PCC (Pyridinium chlorochromate),應立即聯想到它在無水環境(如二氯甲烷)中是「溫和的氧化劑」。接著需判斷反應物「醇」的級數:一級醇會被氧化並停留在「醛」階段(不會繼續氧化成羧酸),二級醇會被氧化成「酮」,三級醇則因缺乏 α-氫而不發生反應。