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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:
四、寫出下列反應之反應機構。(請以箭號表示電子對移動的方向,每小題 5 分,共 10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

(螺環縮酮在酸性條件下水解的反應式)
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這是一題經典的酸催化縮酮(Acetal)水解與分子內酯化(Lactonization)串聯反應。解題時應先將環狀縮酮水解,寫出脫去乙醛並生成甲羥戊酸(Mevalonic acid)的過程;接著再利用甲羥戊酸的一級醇基團對質子化的羧基進行分子內親核攻擊,脫水形成熱力學穩定的六元環內酯。

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【解題思路】本題考查酸催化下的縮酮水解與後續的分子內酯化反應。需分兩階段推導:首先是水分子攻擊使環狀縮酮開環,生成乙醛與甲羥戊酸(Mevalonic acid);接著甲羥戊酸的一級醇基團對羧基發生分子內親核攻擊,脫水形成穩定的六元環內酯。 【詳解】 本反應機構分為「縮酮水解」與「分子內脫水成環」兩大階段,作答時需畫出電子對推拉的彎曲箭頭(Curved arrows),詳細文字推導如下:

小題 (二)

(醛糖衍生物與 Br2 / H2O 的氧化反應式)
題目圖片

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看到醛糖在 Br₂/H₂O 下被氧化成糖酸,首先需聯想到這是一個典型的溫和氧化反應。解題關鍵在於醛基無法直接被 Br₂ 氧化,必須先與水發生「水合反應」生成同碳二醇(gem-diol),接著透過羥基氧攻擊溴分子形成次溴酸酯中間體,最後經由類似 E2 的消除反應脫去 HBr 形成羧基。

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【解題思路】本題考查醛糖在溴水(Br₂ / H₂O)條件下的溫和氧化反應機制。核心在於醛基需先「水合」生成同碳二醇(gem-diol),再與溴分子反應,經由消除步驟生成對應的糖酸(Aldonic acid)。 【詳解】 本反應從 D-赤藻糖(D-Erythrose)氧化為 D-赤藻糖酸(D-Erythronic acid),其立體中心(C2, C3)在過程中不參與反應,保持原有構型。反應機構的電子轉移步驟如下:

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