調查局三等申論題
109年
[醫學鑑識組] 有機化學
第 三 題
📖 題組：
四、依據所列資料推論化合物分子結構式，推估不飽和度並須將光譜訊號與分子結構加以連結及說明。 (一)化合物 A 分子式 C5H8O；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ173(Cq), 67(CH2), 27(CH2), 20(CH2), 9(CH2)，其中 Cq代表四級碳。它的紅外線光譜（IR spectrum）有數個很強的訊號：<3000 cm-1, 1730 cm-1, 1450 cm-1, 1250 cm-1。（5分） (二)化合物 B 分子式 C9H10O2；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ181.0(Cq), 139.7(Cq), 128.6(CH), 127.6(CH), 127.3(CH), 45.4(CH), 18.1(CH3)。它的紅外線光譜3500-2800 cm-1(broad), 1708 cm-1(strong)。（5分） (三)化合物 C；質譜（m/z）：113(M+), 86, 68, 40, 29, 27；氫核磁共振光譜（1H NMR）：δ4.1（quartet, J = 7.1 Hz, 2H）, 3.5（singlet, 2H）, 1.3（triplet, J = 7.1 Hz, 3H）；紅外線光譜3000-2800 cm-1(strong), 2260 cm-1(medium), 1740 cm-1(strong)。（10分）
四、依據所列資料推論化合物分子結構式，推估不飽和度並須將光譜訊號與分子結構加以連結及說明。 (一)化合物 A 分子式 C5H8O；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ173(Cq), 67(CH2), 27(CH2), 20(CH2), 9(CH2)，其中 Cq代表四級碳。它的紅外線光譜（IR spectrum）有數個很強的訊號：<3000 cm-1, 1730 cm-1, 1450 cm-1, 1250 cm-1。（5分） (二)化合物 B 分子式 C9H10O2；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ181.0(Cq), 139.7(Cq), 128.6(CH), 127.6(CH), 127.3(CH), 45.4(CH), 18.1(CH3)。它的紅外線光譜3500-2800 cm-1(broad), 1708 cm-1(strong)。（5分） (三)化合物 C；質譜（m/z）：113(M+), 86, 68, 40, 29, 27；氫核磁共振光譜（1H NMR）：δ4.1（quartet, J = 7.1 Hz, 2H）, 3.5（singlet, 2H）, 1.3（triplet, J = 7.1 Hz, 3H）；紅外線光譜3000-2800 cm-1(strong), 2260 cm-1(medium), 1740 cm-1(strong)。（10分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
化合物 C；質譜（m/z）：113(M+), 86, 68, 40, 29, 27；氫核磁共振光譜（1H NMR）：δ4.1（quartet, J = 7.1 Hz, 2H）, 3.5（singlet, 2H）, 1.3（triplet, J = 7.1 Hz, 3H）；紅外線光譜3000-2800 cm-1(strong), 2260 cm-1(medium), 1740 cm-1(strong)。（10分）
思路引導 VIP
首先由質譜 M+ = 113 為奇數推測含單一氮原子；接著透過 IR 訊號辨認出氰基（2260 cm⁻¹）與酯基（1740 cm⁻¹）；最後藉由 ¹H NMR 的特徵分裂峰（乙基的四重/三重線及孤立亞甲基）組合片段，並驗證不飽和度與質譜碎片質量。
小題 (一)
化合物 A 分子式 C5H8O；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ173(Cq), 67(CH2), 27(CH2), 20(CH2), 9(CH2)，其中 Cq代表四級碳。它的紅外線光譜（IR spectrum）有數個很強的訊號：<3000 cm-1, 1730 cm-1, 1450 cm-1, 1250 cm-1。（5分）
思路引導 VIP
遇到光譜推導結構題，第一步先算不飽和度（IHD）並比對分子式。接著從 IR 找出關鍵官能基（1730、1250 cm-1 暗示酯類，進而抓出題目分子式可能少寫一個氧），最後利用 13C NMR 的碳種類（Cq 與 CH2 數量）將碎片組合成合理的環狀結構。
小題 (二)
化合物 B 分子式 C9H10O2；碳核磁共振光譜（13C NMR）：δ181.0(Cq), 139.7(Cq), 128.6(CH), 127.6(CH), 127.3(CH), 45.4(CH), 18.1(CH3)。它的紅外線光譜3500-2800 cm-1(broad), 1708 cm-1(strong)。（5分）
思路引導 VIP
先由分子式計算不飽和度（IHD）預測可能存在的環或雙鍵。接著利用 IR 光譜特徵吸收峰鎖定含氧官能基（如羧酸），最後透過 13C NMR 的化學位移及訊號數量推敲碳骨架與對稱性（單取代苯環），將各片段拼湊出完整結構。
有機光譜結構鑑定
💡 整合 MS 氮律、IR 官能基與 NMR 耦合訊號進行分子結構推導與驗證。
🔗 有機化合物結構解析流程
- 1 質譜分析 — 確認 M+ 峰並利用氮律決定 N 原子數
- 2 IR 官能基 — 檢索 1740(C=O) 與 2260(C≡N) 特徵峰
- 3 NMR 片段 — 利用 q/t 耦合訊號鎖定 -OCH2CH3 基團
- 4 組合與驗證 — 拼湊碎片並計算 IHD 是否與結構相符
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🔄 延伸學習：延伸學習：質譜中的 α-斷裂與酯類的 McLafferty 重排反應
