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調查局三等申論題 106年 [化學鑑識組] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
七、寫出下列反應式的主要產物。(每小題 3 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

(環氧衍生物與 CF3CO2H 於 0度C 之反應)
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看到三氟乙酸(CF3CO2H, TFA)與三級丁基醚(tert-butyl ether)在低溫(0°C)下的組合,應立刻想到這是經典的有機合成「醇類去保護(Deprotection)」反應。反應循 SN1/E1 機構進行,因三級丁基能形成穩定的碳陽離子,C-O 鍵會從三級丁基側斷裂,最終釋放出對應的游離醇類並產生異丁烯氣體。

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【解題思路】三級丁基醚在強酸條件下的去保護反應(Deprotection)。 【詳解】 已知:起始物為環戊基三級丁基醚(cyclopentyl tert-butyl ether),試劑為強酸三氟乙酸(CF₃CO₂H, TFA)於 0℃。

小題 (二)

(1-甲基環己烷甲醯胺 與 Br2, NaOH, H2O 之反應)
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  1. 觀察反應條件:一級醯胺與 Br2, NaOH(aq) 作用,這是經典的「霍夫曼重排降解反應」(Hofmann rearrangement)。
  2. 掌握反應特徵:此反應會將一級醯胺轉換為一級胺,過程中脫去羰基(-C=O),碳鏈長度減少一個碳,且 R 基團的立體化學構型保持不變。
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【解題思路】看到一級醯胺與 Br2 / NaOH (aq) 反應,應立即聯想到「霍夫曼重排反應」(Hofmann Rearrangement)。 【解析】 一、結構辨識

小題 (三)

(苯硼酸 + 2-溴吡啶 於 Pd(PPh3)4 催化下之反應)
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看到芳基硼酸(苯硼酸)與芳香鹵化物(2-溴吡啶),並使用鈀催化劑(Pd(PPh3)4),應立即聯想到鈴木偶聯反應(Suzuki-Miyaura coupling)。解題時只需將碳-硼鍵與碳-鹵鍵斷開,並於該兩處碳原子間建立新的碳-碳單鍵即可得出產物。

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【解題關鍵】鈴木偶聯反應(Suzuki-Miyaura Coupling) 【解析】 一、反應特徵

小題 (四)

(1-溴-2-(2-溴乙基)苯 與 CH3ONa/CH3OH 之反應)
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看到此題,首先應區分分子內的兩個溴原子:一個是與苯環直接相連的芳基溴(缺乏拉電子基,不具反應性),另一個是一級烷基溴(具高反應性)。接著分析試劑 CH3ONa/CH3OH,作為體積小的強親核試劑/強鹼,對於一級烷基鹵化物在未特別標示加熱的條件下,主要會經歷 SN2 反應生成醚類產物。

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【解題關鍵】辨別芳基鹵與烷基鹵的反應性差異,並判斷一級受質與小體積強親核試劑的主要反應路徑(SN2)。 【解析】 一、反應位點分析

小題 (五)

(含有酮基的 N-甲基哌啶衍生物 與 Zn(Hg) / HCl 之反應)
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看到試劑為 Zn(Hg) 與 HCl,應立即聯想到克萊門森還原反應 (Clemmensen reduction)。此反應的特徵是在酸性條件下,將醛或酮的羰基 (C=O) 徹底還原成亞甲基 (-CH2-)。分子中的三級胺結構在酸中僅會質子化,骨架穩定不會干擾反應,因此只需將酮基改為亞甲基即可得出產物。

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【解題思路】利用克萊門森還原反應 (Clemmensen reduction) 將羰基還原為亞甲基。 【詳解】

  1. 判斷反應:試劑鋅汞齊 (Zn(Hg)) 與鹽酸 (HCl) 的組合為 Clemmensen reduction 的標準條件。