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調查局三等申論題 106年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 三 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 (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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遇到判斷立體異構物(Stereoisomers)的題目,第一步先找出分子內掌性中心(Chiral centers)的數量 n,預期最大異構物數為 2^n。第二步務必檢查分子結構是否具有對稱面(Plane of symmetry)或反轉中心;若有,將產生無光學活性的內消旋化合物(Meso compound),使實際異構物總數少於 2^n。作答時需明確畫出楔形鍵或費歇爾投影式,並精確標示 R/S 組態。

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【解題思路】先判定化合物中掌性碳的數量(n)以得出理論最大異構物數(2^n),再檢查分子是否具備內部對稱面以排除重複的內消旋化合物(meso compound)。 【詳解】 (註:因原題未附「化合物 A」之結構圖,本解答以國家考試中最經典且涵蓋所有立體化學考點的「2,3-二溴丁烷 (2,3-dibromobutane)」為例,示範標準的高分答題邏輯與格式。請依此邏輯套用於實際試卷上之分子。)

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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尋找掌性碳的核心在於找出連接四個互不相同原子或基團的 sp³ 混成碳原子。解題時應依序掃描環交界處(橋頭碳)、帶有取代基(如 -OH, -CH3)的飽和碳,並特別留意排除 sp² 碳(如雙鍵)及連接兩個相同基團(如 -CH2-、或接兩個甲基的碳)的位置。

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【解答】 佛波醇(Phorbol)分子中共有 8 個掌性碳(手性中心)。在試卷提供的結構式上,應於以下 8 個碳原子的位置標示「*」星號: C4、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14

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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看到判斷掌性碳 R/S 組態的題目,應立即聯想 Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 優先順序規則。先找出所有連接四個不同基團的碳原子,接著依原子序排列取代基優先順序,最後根據最低優先基團(通常為氫原子)的空間指向,判定立體旋轉方向為 R 或 S。

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【解題思路】利用 Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 規則,決定各取代基優先順序後判定各掌性碳之 R/S 組態。 【詳解】 已知:未附圖之情況下,以最常見的 D-葡萄糖 (D-Glucose) 直鏈費雪投影式 (Fischer projection) 為例進行推導。D-葡萄糖直鏈結構中,C2、C3、C4、C5 為掌性碳(Chiral centers)。

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