地特三等申論題
107年
[衛生檢驗] 有機化學
第 一 題
📖 題組：
二、寫出下列反應的主要產物：（每小題 3 分，共 24 分）
📝 此題為申論題，共 8 小題
小題 (一)
Methylenecyclopentane 反應物：1. O3, 2. Zn/H+
思路引導
VIP
本題考查烯類的臭氧解反應（Ozonolysis）。看到試劑 1. O3 與 2. Zn/H+，應立刻聯想到這是雙鍵的還原性切斷反應，會將 C=C 雙鍵截斷並轉化為羰基（C=O）。環狀烯類被切斷後會發生開環反應。
【解題思路】利用臭氧解的還原性水解機制，將碳碳雙鍵切斷並分別接上氧原子形成羰基。
【詳解】
已知：依圖片所示，反應物為環戊烯（Cyclopentene）。（註：題幹文字雖有 Methylenecyclopentane，但圖片結構為環戊烯，故依圖片真實結構作答）
小題 (二)
Nitrobenzene 反應物：Br2 / AlBr3
思路引導
VIP
首先辨識反應類型為親電性芳香族取代反應（EAS）中的溴化反應。接著分析苯環上原有取代基（-NO₂）的特性，硝基為強拉電子基，具去活化作用且為間位（meta）導向，據此可預測親電體攻擊的位置。
【解題思路】利用芳香環上既有取代基的電子效應與導向性，預測親電性芳香族取代反應（EAS）的主要產物。
【詳解】
- 試劑分析：Br₂ 在路易斯酸（Lewis acid）催化劑 AlBr₃ 的存在下，會極化並產生強親電體溴離子（Br⁺），進行芳香環的溴化反應。
小題 (三)
三級醯胺 (由 Piperidine 與 Isobutyryl chloride 構成) 反應物：1. LiAlH4/ether, 2. H2O/H+
思路引導
VIP
看到 LiAlH4 與醯胺的組合，應立即聯想到「醯胺還原反應」。強還原劑 LiAlH4 會將醯胺的羰基 (C=O) 徹底還原成亞甲基 (CH2)，生成對應的胺類化合物，且碳骨架與立體結構維持不變。
【解題關鍵】氫化鋁鋰（LiAlH₄）還原三級醯胺為三級胺，將羰基（C=O）轉換為亞甲基（CH₂）。
【解析】
已知：反應物為三級醯胺（N-isobutyrylpiperidine），試劑為強還原劑 LiAlH₄。
小題 (四)
1-bromo-3-ethoxypropane 反應物：1. NaN3, 2. LiAlH4, 3. H2O
思路引導
VIP
看到一級鹵烷與 NaN3 反應，應立刻聯想到 SN2 取代反應生成疊氮化物（alkyl azide）。接著看到還原劑 LiAlH4 與 H2O，代表將疊氮基還原為一級胺。這是一套將鹵素轉換為一級胺的經典合成序列。
【解題思路】利用疊氮化物合成一級胺（Azide synthesis of primary amines）。
【詳解】
第一步（$NaN_3$）：疊氮根離子（$N_3^-$）作為良好的親核試劑，對一級鹵烷（1-bromo-3-ethoxypropane）進行 $S_N2$ 取代反應，溴原子作為離去基離去，生成中間產物 1-azido-3-ethoxypropane（$CH_3CH_2OCH_2CH_2CH_2N_3$）。
小題 (五)
1-phenylpropane-1,2-dione 反應物：2 eq. NH2OH．HCl
思路引導
VIP
看到羰基化合物與羥胺 (NH2OH) 反應，應直覺想到會生成「肟 (oxime)」。題目特別給定「2 eq. (兩當量)」，代表 1,2-二酮分子中的兩個酮羰基都會發生反應，最終生成二肟 (dioxime)。
【解題思路】羰基化合物與羥胺會發生親核加成與脫水反應生成肟。題目提供2當量試劑，表示1,2-二酮的兩個羰基皆會反應。
【詳解】
已知：反應物為 1-phenylpropane-1,2-dione (Ph-C(=O)-C(=O)-CH3)，試劑為 2 eq. NH2OH·HCl。
小題 (六)
Methylenecyclooctane 反應物：HBr
思路引導
VIP
看到烯類與 HBr 的反應，首先想到親電性加成反應（Electrophilic addition）。接著套用馬可尼可夫法則（Markovnikov's rule），評估碳陽離子中間體的穩定度來決定氫原子加成的位置。最後由溴離子攻擊最穩定的碳陽離子生成產物。
【解題思路】利用馬可尼可夫法則（Markovnikov's rule）判斷烯類親電性加成反應的區域選擇性。
【詳解】
反應物 methylenecyclooctane（亞甲基環辛烷）為含有環外雙鍵的烯類。
小題 (七)
2-ethoxypropanal 反應物：1. NaBH4, 2. H2O/H+
思路引導
VIP
看到這題先辨認反應物上的官能基與試劑特性：反應物含醚鍵與醛基，而 NaBH4 為溫和的還原劑，專門將醛或酮還原成對應的醇。接著考慮化學選擇性，NaBH4 不影響醚鍵，故只有醛基會被還原。
【解題思路】評估試劑對分子中各官能基的化學選擇性以推導反應產物。
【詳解】
已知：反應物 2-ethoxypropanal 具有一個醛基 (-CHO) 與一個醚鍵 (-OR)。
小題 (八)
3-bromoaniline 反應物：1. NaNO2/HCl (0℃), 2. KI
思路引導
VIP
看到 NaNO2/HCl (0℃) 應立即聯想到芳香族一級胺的重氮化反應（生成重氮鹽），接著加入 KI 則為重氮鹽的碘代反應。此反應會將原先的 -NH2 基團替換為 -I 基團，而苯環上其他的鹵素基團不受影響。
【解題思路】芳香族一級胺的重氮化反應（Diazotization）及後續的親核取代反應。
【詳解】
Step 1（重氮化反應）：3-bromoaniline（間溴苯胺）在低溫（0℃）下與 NaNO2 及 HCl 作用產生亞硝酸（HONO），將氨基（-NH₂）轉化為重氮鹽基團（-N₂⁺Cl⁻），生成中間體 3-bromobenzenediazonium chloride。
