免費開始練習
調查局三等申論題 108年 [化學鑑識組] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
請回答下列各題:(每小題6分,共30分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

試比較順與反1-溴-4-三級丁基環己烷的兩個立體異構物,在氫氧化鉀/乙醇溶液中加熱進行消去反應之速率快慢,並請說明理由。 化學反應式: [圖示] (溴環己烷衍生物與KOH/C2H5OH, Δ反應)
題目圖片

思路引導 VIP

看到環己烷系統的消去反應,應立刻聯想 E2 反應的立體化學要求:離去基與被拔除的質子必須呈現「反式共平面(anti-periplanar)」,亦即在椅型構象中兩者必須同為「軸向(axial)」。接著分析龐大三級丁基造成的「構象鎖定」效應,判斷順、反異構物中溴原子是否能輕易處於軸向,即可推知反應速率快慢。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】判斷環己烷衍生物的 E2 消去反應速率,需從椅型構象的立體化學出發,檢視離去基與 β-氫是否滿足反式共平面(anti-periplanar)即「雙軸向(diaxial)」的幾何要求。 【論述】 一、反應先決條件

小題 (二)

比較下列各化合物(A~E)之鹼性強弱,請由強鹼至弱鹼依序排列,並說明理由。 [圖示] (化合物A~E結構圖,包含胺基、硝基苯胺等)
題目圖片

思路引導 VIP

評估胺類鹼性強弱的核心在於「氮原子上孤對電子(lone pair)的可用性」。首先區分脂肪胺與芳香胺(共振效應導致鹼性下降);接著針對芳香胺,分析環上取代基(如硝基)的誘導效應(-I)與共振效應(-R),並特別注意取代基在鄰(ortho)、間(meta)、對(para)位時,這些效應如何綜合影響氮原子上的電子密度。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】評估氮原子上孤對電子(Lone pair)接受質子(H⁺)的難易程度,電子密度越高、越容易提供電子,則鹼性越強。 【詳解】 已知:鹼性強弱取決於氮原子孤對電子的可用性。脂肪族胺的孤對電子處於 $sp^3$ 軌域且不參與共振;芳香族胺的孤對電子會與苯環產生 $p-\pi$ 共軛(共振)而分散。硝基($-\text{NO}_2$)為強拉電子基,具備拉電子誘導效應($-I$)與拉電子共振效應($-R$)。

小題 (三)

(S)-2-苯基丙醛與格任亞試劑(CH3MgBr)反應可得A與B兩種構型的產物,那一化合物為主要產物?請說明理由。 [圖示] (反應式,S-2-苯基丙醛與CH3MgBr、H2O反應生成兩種醇A和B)
題目圖片

思路引導 VIP

看到這題首先辨識出這是具有 $\alpha$-手性中心醛類的親核性加成反應,核心考點在於『立體選擇性(Stereoselectivity)』。考生應立刻聯想到運用 Cram's Rule(克萊姆規則)或更現代精確的 Felkin-Anh 模型,標定出大、中、小基團,並找出親核試劑從空間阻礙最小側(小基團側)攻擊的軌跡,最後透過單鍵旋轉比對出 A 與 B 的正確構型。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】運用 Felkin-Anh 模型(費爾金-安模型)分析 $\alpha$-手性碳對羰基進行親核加成時的立體選擇性,找出空間障礙最小的攻擊路徑。 【詳解】 一、基團大小判斷與最穩定過渡態建立

小題 (四)

化合物A和B 皆有良好的脫離基,-OSO2CH3 (-OMs),在2,2,2-三氟乙醇溶液中加熱至65℃,那一化合物之溶劑分解(solvolysis)速率比較快?請說明理由。 [圖示] (化合物A和B結構圖,均為含OMs基團的環己烷衍生物)
題目圖片

思路引導 VIP

首先判斷在 2,2,2-三氟乙醇 (TFE) 溶劑中加熱的溶劑分解反應主要依循 S_N1 機制,反應速率取決於碳陽離子中間體的穩定性。接著比較 C4 位置取代基的電子效應(sp2 碳的拉電子效應 vs sp3 碳的推電子效應),並進階檢視雙鍵是否能提供跨環鄰基參與 (NGP) 來綜合評估活化能高低。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解答核心】 化合物 B 的溶劑分解速率較快。 【解析】

小題 (五)

分子式為 C5H12O 之醇類化合物共有幾種?其中屬於2級醇有幾個?具有掌性碳之醇有幾個?

思路引導 VIP

面對推斷異構物數量的題型,應先計算不飽和度(DoU)確認無雙鍵或環狀結構。接著以碳骨架(正戊烷、異戊烷、新戊烷)為基礎分類,系統性地代入羥基(-OH)以避免遺漏。最後逐一檢驗各結構的醇級數與掌性碳(連接四個相異取代基的碳原子)並進行統計。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】利用不飽和度(Degree of Unsaturation)確認結構特徵,並透過碳骨架系統性分類推導,最後檢視級數與立體化學。 【詳解】 一、不飽和度計算

升級 VIP 解鎖