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調查局三等申論題 106年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 二 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 (二)

(圖略,醛醣經由溴水氧化成醣酸反應)
題目圖片

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本題考查醛醣在溫和氧化劑(溴水)條件下的氧化反應機構。解題關鍵在於理解醛基不能直接被 Br2 氧化,必須先在水溶液中發生『水合』形成偕二醇(gem-diol),再由偕二醇的氧原子攻擊溴分子,最後經由脫去反應生成羧基。

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【解題思路】本題測驗醛醣在溴水中的氧化反應機構。關鍵是醛基需先在水溶液中水合形成「偕二醇」(gem-diol),接著氧原子攻擊溴分子,最後透過脫去反應生成羧酸。 【解答】 本反應為 D-赤藻糖 (D-Erythrose) 被溴水溫和氧化為 D-赤藻糖酸 (D-Erythronic acid) 的過程。在試卷上繪製反應機構時,請依序畫出下列步驟與電子轉移箭頭(Curved arrows):

小題 (一)

(圖略,環氧化物酸催化分子內開環形成內酯反應)
題目圖片

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看到這題首先辨識反應物結構:一個帶有羧酸側鏈的環狀縮醛(Acetal)。在水溶液酸性條件下,縮醛必定會先水解生成 1,3-二醇與乙醛;接著生成的二醇末端(一級醇)會與側鏈羧酸發生分子內 Fischer 酯化,脫水形成熱力學穩定的六元環 δ-內酯。

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【解題思路】本題為酸催化的串聯反應(Tandem reaction):首先進行「縮醛水解(Acetal Hydrolysis)」生成二醇中間體,接著進行「分子內費歇爾酯化(Intramolecular Fischer Esterification)」環化形成內酯。作答時必須畫出每一步驟的質子轉移與電子流動(彎曲箭號)。 【詳解】 已知:反應物為含側鏈羧基的 1,3-二氧六環衍生物(縮醛),反應條件為 $H_3O^+$。

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