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調查局三等申論題 109年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 二 題

📖 題組:
七、 (一)請使用五個碳以下的任何醇類(例如:環戊醇、環丁甲基醇)當作原料完成下列化合物的合成。(7分) (二)請以乙炔及1-溴-2-甲基丙烷(又稱異丁基溴)當作原料完成(±)-2, 7-雙甲基-4, 5-辛二醇的合成。你可以使用任何無機試劑。(7分) (三)使用任何有機、無機試劑完成下列的合成。(6分) (圖示略,為三題有機合成題)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

請以乙炔及1-溴-2-甲基丙烷(又稱異丁基溴)當作原料完成(±)-2, 7-雙甲基-4, 5-辛二醇的合成。你可以使用任何無機試劑。(7分)

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看到目標物為外消旋的(±)鄰二醇,應立刻聯想到由「烯烴」進行雙羥基化(dihydroxylation)。碳骨架有10個碳,剛好由乙炔(2C)加上兩分子異丁基溴(4C)透過兩次SN2烷基化反應建構。為了得到(±)外消旋混合物而非內消旋(meso)化合物,關鍵在於必須先將炔類還原成「反式烯烴(trans-alkene)」,再進行「同側雙羥基化(syn-addition)」。

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【解題思路】利用乙炔陰離子的兩次 S_N2 烷基化建構 10 碳骨架,再藉由炔類的溶解金屬還原與立體專一性的同側雙羥基化,精準控制產物的立體化學。 【詳解】 已知:起始物為乙炔(2碳)與 1-溴-2-甲基丙烷(4碳),目標物為 10 碳的外消旋 (±) 鄰二醇。

小題 (一)

請使用五個碳以下的任何醇類(例如:環戊醇、環丁甲基醇)當作原料完成下列化合物的合成。(7分)

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看到「限制碳數的醇類原料」合成複雜分子,首要任務是進行逆合成分析(Retrosynthetic analysis),尋找合適的碳-碳鍵切斷點。接著,將目標切斷為五碳以下的片段,思考如何將醇類原料分別轉化為「親電體」(利用 PCC/Swern 氧化成醛或酮)與「親核體」(利用 PBr3 轉鹵烷後加鎂製成 Grignard 試劑),最後透過偶聯反應建構目標骨架。

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【解題思路】利用逆合成分析(Retrosynthetic analysis)找出碳-碳鍵切斷點,將醇類分別轉化為親核試劑(如 Grignard reagent)與親電試劑(如醛/酮),再透過親核加成反應建構碳骨架。 【詳解】 [說明] 因原題目標化合物之圖示缺失,本解析以具代表性且符合題目設定的「1-環戊基環戊醇 (1-Cyclopentylcyclopentanol)」為範例,完整展示從五碳醇(環戊醇)出發的合成路徑設計邏輯。

小題 (三)

使用任何有機、無機試劑完成下列的合成。(6分) (圖示:2-bromocyclohexanone 轉換為 2-benzylidenecyclohexanone,即環己酮在阿法碳上有一個環外的=CH-Ph雙鍵)

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看到 α-溴代酮轉換為 α,β-不飽和酮的結構,首選策略是利用溴原子與三苯基膦製備穩定的 Wittig 試劑(磷鎓葉立德),再與苯甲醛進行 Wittig 反應;亦可選擇先將溴還原成環己酮,再與苯甲醛進行交叉羥醛縮合(Cross-Aldol Condensation)。

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【解題思路】利用 α-溴代酮的鹵素作為離去基,與三苯基膦反應生成穩定的磷鎓葉立德,再透過 Wittig 反應精準於 α 位構築碳碳雙鍵。 【解析】 本題提供兩條合理且具備高產率的合成路徑,均可達到目標產物:

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