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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:
八、立體化學結構: (一)佛波醇(phorbol)是一種能促進腫瘤生長的有機化合物,其結構式如下,請以「*」(星號)標示所有掌性碳的位置。(6 分) (二)請以 R,S 組態(configuration)標示下列葡萄糖立體結構式中之掌性碳。(6 分) (三)化合物 A 有那些立體異構物?請寫出其立體結構式。(8 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

佛波醇(phorbol)是一種能促進腫瘤生長的有機化合物,其結構式如下,請以「*」(星號)標示所有掌性碳的位置。(6 分)
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判斷掌性碳的核心在於尋找「sp3 混成」且「連接四個不同基團」的碳原子。解題時應將分子分區(如五元環、七元環、六元環與三元環),依序檢查每個碳:先排除含有雙鍵的 sp2 碳(烯烴、羰基)以及連有兩個以上相同原子/基團的碳(如 CH2、CH3、偕二甲基);最後特別留意環交界處的「橋頭碳」,即使未畫出氫原子,只要它連接的三條碳鏈結構不同且隱含一個氫,即屬於掌性中心。

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【解答】 本題佛波醇(phorbol)分子中共有 8 個掌性碳(chiral centers)。實務作答時,請於考卷結構式上的下列 8 個碳原子旁明確標示「*」:

  1. 左下交界碳(C4):五元環與七元環交界處,連接羥基(-OH)的四級碳。

小題 (二)

請以 R,S 組態(configuration)標示下列葡萄糖立體結構式中之掌性碳。(6 分)
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面對費歇爾投影式(Fischer projection)的立體組態判斷,首要任務是運用 Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 規則決定各掌性碳上四個基團的優先順序。其次,牢記費歇爾投影式的視覺規則:水平鍵代表朝向觀察者;若優先順序最低的基團(通常為 H 原子)位於水平鍵,將觀察到的排序旋轉方向(順時針為 R、逆時針為 S)反轉,即為真實的絕對組態。

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【解題思路】運用 Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 優先順序法則與費歇爾投影式(Fischer projection)的立體化學判定原則進行逐次推導。 【詳解】 已知:根據 IUPAC 命名規則,主鏈碳原子從最靠近高氧化態碳(醛基,-CHO)開始編號為 C1,依序向下至 C6。在此 D-葡萄糖結構中,C2、C3、C4、C5 均接有四個不同的基團,故皆為掌性碳(Chiral centers)。

小題 (三)

化合物 A 有那些立體異構物?請寫出其立體結構式。(8 分)
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首先,找出化合物中所有可能產生立體異構物的結構特徵(Stereogenic elements)。此題中包含一個掌性碳(連接甲基的位置)以及一個具備 E/Z 異構可能性的環外雙鍵(Exocyclic double bond)。環內的雙鍵因受限於六元環的幾何張力,僅能穩定存在順式(cis/Z)組態,不列入立體異構的變數。接著,利用 $2^n$ 規則計算總異構物數量,並有系統地畫出所有組合。

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【解題思路】分析分子中的立體生成中心(Stereocenter)與立體生成雙鍵(Stereogenic double bond),計算並有系統地列出所有可能的立體異構物組合。 【詳解】 一、 結構分析與立體生成單元判定:

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