地特三等申論題
110年
[化學工程] 有機化學
第 一 題
📖 題組：
如下所示，當 buta-1,3-diene 與 HBr 反應時，若一開始是在−80 oC 下反應，則 1,2-產物是主產物，其反應系統溫度提升至 40 oC 時，1,4-產物會變為主產物。但若一開始的反應溫度為 40 oC，則 1,4-產物會是反應主產物。針對此加成反應系統，試(一)寫出此加成反應之反應機構，以及(二)畫出加成反應位能變化圖，並以(三)熱力學及動力學的理論，詳細說明此一加成反應系統的反應過程。（20 分）
如下所示，當 buta-1,3-diene 與 HBr 反應時，若一開始是在−80 oC 下反應，則 1,2-產物是主產物，其反應系統溫度提升至 40 oC 時，1,4-產物會變為主產物。但若一開始的反應溫度為 40 oC，則 1,4-產物會是反應主產物。針對此加成反應系統，試(一)寫出此加成反應之反應機構，以及(二)畫出加成反應位能變化圖，並以(三)熱力學及動力學的理論，詳細說明此一加成反應系統的反應過程。（20 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
寫出此加成反應之反應機構
思路引導 VIP
本題考查共軛雙烯的親電加成反應。看到此題應先想到第一步為質子化形成共振穩定的『烯丙基碳陽離子 (Allylic carbocation)』，接著再由親核試劑（溴離子）分別攻擊共振結構的兩個正電中心，導出 1,2- 與 1,4-加成產物的生成途徑。
小題 (二)
畫出加成反應位能變化圖
思路引導 VIP
看到共軛雙烯與 HBr 的加成反應，應立刻聯想到「動力學控制（低溫）」與「熱力學控制（高溫）」。繪製位能變化圖時，關鍵在於精確表現出兩條分支路徑的活化能（Ea）高低與最終產物穩定度（位能）高低的交叉關係。
小題 (三)
以熱力學及動力學的理論，詳細說明此一加成反應系統的反應過程。
思路引導 VIP
看到共軛雙烯 (Conjugated diene) 與 HBr 在不同溫度下的加成反應，應立即聯想「動力學控制 (Kinetic Control)」與「熱力學控制 (Thermodynamic Control)」。解題時需先推導共振的烯丙型碳陽離子中間體，接著比較兩種途徑的「活化能高低（決定低溫主產物）」與「產物烯類穩定度（決定高溫主產物）」，並說明溫度如何影響反應的可逆性。