高考申論題
110年
[化學工程] 有機化學
第 二 題
📖 題組:
請問下列反應最終預期的主產物結構為何?(25 分)
請問下列反應最終預期的主產物結構為何?(25 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (二)
Na2Cr2O7/H2SO4/H2O
excess
excess
思路引導 VIP
反應物包含芳香環,且旁邊連接著飽和碳鏈(四氫萘 Tetralin 結構)。試劑為二鉻酸鈉與硫酸 (Jones 試劑的條件),這是強烈的氧化條件。關鍵考點在於「苄位氧化 (Benzylic Oxidation)」。只要與苯環相連的 $\alpha$-碳上至少含有一個氫原子,強氧化劑就會將其所在的整個側鏈氧化斷裂,最終轉化為羧基 (COOH)。
小題 (一)
BH3·THF
H2O2, NaOH
H2O2, NaOH
思路引導 VIP
看到 BH3·THF 搭配 H2O2, NaOH 的試劑組合,應立刻聯想到這是烯類的「硼氫化-氧化反應 (Hydroboration-Oxidation)」。解題關鍵在於掌握其「反馬可尼可夫 (anti-Markovnikov)」的區位選擇性,此反應會將末端烯類轉化為一級醇。
小題 (三)
HO OH
H2SO4
H2SO4
思路引導 VIP
看到分子內同時具備酮基與兩個端醇基,且在酸性(H2SO4)條件下,應直覺想到「縮酮(ketal)」的形成。由於醇基與酮基的距離剛好能形成兩個熱力學穩定的六員環,此題考查的是分子內連續親核攻擊生成「螺縮酮(spiroketal)」的反應機構與結構判斷。
小題 (四)
NaOCH2CH3
H3O+
H3O+
思路引導 VIP
看到對稱的二酯類化合物與強鹼(如 NaOCH2CH3)的作用,應立刻聯想到「Dieckmann 縮合反應」(分子內 Claisen 縮合)。解題的關鍵在於正確判讀主鏈碳數(本題為 6 碳),進而推導出熱力學上穩定的 5 員環 β-酮酸酯產物,並注意第二步的酸性條件主要用於中和以得到中性產物。
小題 (五)
過量 LiAlH4
H2O
H2O
思路引導 VIP
看到此題,首先應盤點分子中所有可能被還原的官能基(羧酸、醯胺、酯基)。接著運用氫化鋁鋰 (LiAlH4) 的強還原特性,將羧酸與酯基還原為一級醇,醯胺還原為胺。最後需注意,還原過程未破壞掌性中心,作答繪圖時必須完全保留原有的立體化學組態(如楔形鍵)。
芳香環側鏈氧化
💡 具有苄位氫之烷基側鏈經強氧化劑作用,將斷裂並氧化為羧酸基。
🔗 苄位氧化反應判定與生成流程
- 1 檢查苄位氫 — 確認側鏈與苯環連接的第一個碳是否有氫原子
- 2 強氧化劑反應 — 加入Na2Cr2O7或KMnO4於酸性/鹼性環境加熱
- 3 側鏈斷裂氧化 — 側鏈其餘碳原子被切除,苄位碳氧化為羧基
- 4 產物確認 — 四氫萘轉化為鄰苯二甲酸(Phthalic acid)
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🔄 延伸學習:延伸學習:若苄位碳為三級碳(如 tert-butyl),則反應不會發生。