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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:
二、請依下列光譜圖數據指示[紅外線(IR)吸收光譜、氫‒核磁共振(H-NMR)光譜],寫出化合物 A(C4H6O)、B(C5H12O2)和 C(C10H12O2)的分子結構式。(每小題 5 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

A(C4H6O):IR 3040(m), 3010(m), 2985(m), 2955(m), 2927(m), 2820(ms), 2740(ms), 1697(vs), 1644(vs), 1630(ms), 1448(s), 1395(ms), 1380(ms), 1207(m), 1150(vs), 1080(s), 970(vs), 934(s) cm-1.

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遇到光譜題,第一步先由分子式計算不飽和度(DoU)掌握雙鍵或環的總數。第二步掃描 IR 官能基區尋找特徵峰:如 2700~2800 cm⁻¹ 的醛基 C-H、1700 cm⁻¹ 附近的羰基位移判斷共軛,最後利用指紋區(如 970 cm⁻¹)精準判定雙鍵的立體化學構型(順/反式)。

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【解題思路】先由分子式計算不飽和度,接著依序解析 IR 光譜中的特徵吸收峰判定官能基、共軛效應,並依指紋區判斷雙鍵立體構型。 【詳解】 已知:分子式 C₄H₆O

小題 (二)

B(C5H12O2):NMR δ 1.33(s, 6H), 3.13(s, 6H).

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首先計算分子式的不飽和度(IHD)確認是否有雙鍵或環。接著分析NMR數據:兩組6H的單峰(singlet)代表結構具備高度對稱性,分別暗示有兩個等價的甲氧基(~3.13 ppm)和兩個等價的孤立甲基(~1.33 ppm),最後將這些基團組合至唯一的四級中心碳上即可解出結構。

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【解題思路】運用不飽和度(IHD)確認主體骨架特徵,結合質子核磁共振光譜(1H-NMR)之化學位移、積分面積及分裂訊號推導分子結構。 【詳解】 已知:化合物 B 分子式為 $C_5H_{12}O_2$

小題 (三)

C(C10H12O2):IR 1725 cm-1; NMR δ 1.21(t, 3H), 2.65(q, 2H), 3.85(s, 3H), 7.23(d, 2H), 7.92(d, 2H).

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面對光譜結構推斷題,第一步先計算不飽和度(DoU)評估環和雙鍵數量。接著,透過 IR 的 1725 cm-1 確立羰基種類;最後從 H-NMR 的訊號裂分(如典型的對位雙取代芳香環 d, d 與乙基 t, q)及化學位移值,推導出各個結構碎片並組合成完整分子。

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【解題思路】利用不飽和度判定環與雙鍵數量,由 IR 判斷羰基特性,再依據 1H-NMR 的化學位移、積分與耦合裂分推導分子碎片並組合,最後利用取代基效應驗證結構。 【詳解】 一、不飽和度(Degree of Unsaturation, DoU)計算

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