高考申論題
106年
[化學工程] 有機化學
第 一 題
📖 題組:
請回答下列各子題。(每小題 5 分,共 30 分)
請回答下列各子題。(每小題 5 分,共 30 分)
📝 此題為申論題,共 6 小題
小題 (一)
有ㄧ化合物分子式為 C10H12O2,其 1H NMR 圖譜上有四組吸收峯分別在 δ 1.12 (t, J = 7 Hz, 3H),2.45(q, J = 7 Hz, 2H),4.9(s, 2H),及 7.4(m, 5H),13C NMR 圖譜上的吸收峯有 197.2, 158.1, 136.2, 128.5, 127.2, 72.3, 32.6 和 10.3 ppm,並且紅外線光譜上有 1743 cm-1 的特徵吸收,此化合物的結構為何?
思路引導 VIP
面對光譜解析題,先計算不飽和度(IHD)找出環或雙鍵數。接著尋找關鍵矛盾點:IR 的 1743 cm-1 看似酯類,但 13C NMR 的 197.2 ppm 卻是典型的酮類羰基,這暗示分子存在『α-氧取代酮』的結構,最後用 1H NMR 的分裂模式拼湊出碳骨架即可破題。
小題 (二)
如何利用紅外線光譜分析,分辨 1-戊炔與 1-戊烯?
思路引導 VIP
看到紅外線光譜(IR)分辨題,首先應聯想目標化合物特有的官能基及其對應的特徵吸收波數。1-戊炔為端基炔類,具備獨特的 ≡C-H 及 C≡C 鍵;1-戊烯為烯類,具有 =C-H 及 C=C 鍵,比對這些特徵峰的有無即可輕鬆鑑別。
小題 (三)
將 2-溴-3-甲基戊烷分別與 CH3OK 和(CH3)3COK 作用,會得到不同烯類產物,請寫出烯類產物的結構,並請說明原因。
思路引導 VIP
看到不同的鹼(小體積甲醇鉀 vs 大體積第三丁醇鉀)作用於同一鹵代烷,應立刻聯想到 E2 脫去反應的位向選擇性(Regioselectivity)。解題關鍵在於:小體積鹼遵循 Zaitsev 法則生成高取代烯類;大體積鹼因立體障礙遵循 Hofmann 法則生成低取代烯類。
小題 (四)
請說明如何利用實驗操作將等重量的 N-甲基苯甲醯胺與 N-甲基苯胺之混合物分離,而得到純的化合物。<可用流程圖方式作答>
思路引導 VIP
看到混合物分離題,首先判斷各成分的官能基與酸鹼性差異。本題中,N-甲基苯胺為二級胺,具鹼性可與酸成水溶性鹽類;N-甲基苯甲醯胺為醯胺,呈中性不與酸反應。因此,利用「酸鹼萃取法(加入稀鹽酸)」即可將兩者分離於水層與有機層中。
小題 (五)
在室溫下,p-CF3C6H4SH 與 C6H5SH 的酸性,何者較強,請說明原因。
思路引導 VIP
比較有機酸的酸性強弱,首要原則是評估其「共軛鹼」的穩定度。本題需觀察苯環上的取代基效應,判斷拉電子基(-CF3)如何透過誘導效應分散硫原子上的負電荷,進而穩定共軛鹼。
小題 (六)
請畫出下式離子的所有共振結構。
[結構圖:對-硝基苯氧負離子]
思路引導 VIP
看到對-硝基苯氧負離子,首要聯想是『電子供給基(氧負離子)與電子吸引基(硝基)的協同共軛效應(Push-Pull effect)』。利用箭頭推電子法,將氧上的孤對電子推入苯環,依序在鄰位、對位產生負電荷;考試得分的絕對關鍵在於,務必畫出電子進一步推入對位硝基,使負電荷落在『硝基氧原子』上的延伸共振結構。