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普考申論題 108年 [化學工程] 有機化學概要

第 二 題

📖 題組:
一、請寫出下列反應方程式的主要產物結構式。(每小題 2 分,共 10 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

(二) [1-己醇] --PBr3-->

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判斷試劑三溴化磷(PBr3)與一級醇的作用,為將醇類羥基轉換為溴代烷的標準鹵代反應。

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【產物結構說明】 本題為一級醇的鹵代反應,羥基被溴原子取代。 主要產物:1-Bromohexane(1-溴己烷)。

小題 (一)

(一) [環戊二烯] + [順丁烯二酸酐] → (請標示立體結構)

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分析反應物為共軛二烯與親雙烯體,判斷本題為 Diels-Alder 反應,需注意立體化學上內型(endo)加成的優先性。

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【產物結構說明】 本題為 Diels-Alder 反應。主要產物為內型(endo)雙環加成物。 主要產物:endo-Bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic anhydride(內型-雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸酐)。

小題 (三)

(三) [N-甲基-N-環戊基環戊基甲醯胺] --1) LiAlH4, 加熱 2) H2O-->

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分析試劑氫化鋁鋰(LiAlH4)對三級醯胺的作用,會將醯胺的羰基(C=O)完全還原成亞甲基(-CH2-),形成相應的胺類。

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【產物結構說明】 本題為醯胺的還原反應,強還原劑 LiAlH4 會將醯胺的羰基還原為亞甲基。 主要產物:N-(cyclopentylmethyl)-N-methylcyclopentanamine(N-環戊甲基-N-甲基環戊胺)。

小題 (四)

(四) [環己醇] + [鄰苯二甲酸酐] --Pyridine-->

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判斷醇類與酸酐在鹼(吡啶)催化下的反應,為親核醯基取代,將形成單酯產物。

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【產物結構說明】 本題為醇類與酸酐的酯化反應(開環形成單酯)。 主要產物:Mono-cyclohexyl phthalate(鄰苯二甲酸單環己酯)。

小題 (五)

(五) [2-茚酮] + [胺基脲 H2N-C(=O)-NHNH2] --H+-->

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分析酮類與胺基脲(Semicarbazide)在微酸性條件下的縮合反應,氮原子攻擊羰基碳,脫水形成縮胺基脲(Semicarbazone)。

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【產物結構說明】 本題為酮與胺基衍生物的縮合反應。胺基脲中距離羰基較遠且無共振效應的 -NH2 基團具有較強親核性,與酮反應脫水。 主要產物:2-Indanone semicarbazone(2-茚酮縮胺基脲)。

📝 醇類與 PBr3 的反應
💡 醇類經由 PBr3 進行親核取代反應,將羥基轉化為溴原子。

🔗 醇類與 PBr3 的取代反應步驟

  1. 1 羥基活化 — 醇的氧原子攻擊 PBr3,生成亞磷酸酯中間體並釋放溴離子。
  2. 2 親核攻擊 — 溴離子作為親核試劑,從背後攻擊與氧相連的碳原子。
  3. 3 產物生成 — 離去基(HOPBr2)脫離,生成 1-溴己烷,完成 SN2 取代。
🔄 延伸學習:延伸學習:比較當使用 SOCl2 時,在吡啶(Pyridine)存在下的構型變化。
🧠 記憶技巧:PBr3 換溴不重排,一二級醇最速配。
⚠️ 常見陷阱:在申論題中容易誤判為 SN1 機制而加入重排產物;或忽略 PBr3 比起 HBr 更適合用於避免結構重排的特性。
SN2 反應機制 SOCl2 氯化反應 醇類的鹵代反應比較

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