免費開始練習
調查局三等申論題 110年 [化學鑑識組] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
請預測以下的化合物在氫質子核磁共振(1H NMR)光譜中,一共有多少訊號的吸收?(每小題 2 分,共 10 分) (圖示五個化合物: (一) Naphthalene (二) 2-methylnaphthalene (三) 2,3-dimethylnaphthalene (四) Allyl acetate (五) 1-bromo-1-propene) (注意:本題為獨立題組,將五個結構分列作答)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

預測化合物(一) Naphthalene 在 1H NMR 中一共有多少訊號?

思路引導 VIP

判斷 1H NMR 訊號數量的核心在於找出分子中有幾組「化學等效氫」。面對如 Naphthalene 這樣對稱的芳香族化合物,應優先尋找並畫出其對稱面或對稱軸,透過幾何對稱性來快速分類不同化學環境的質子。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】利用分子的對稱面或對稱中心判定化學等效氫(Chemical equivalent protons)的組數。 【解析】 Naphthalene(萘)分子具備高度對稱性,結構中擁有兩個互相垂直的對稱面與一個對稱中心。

小題 (二)

預測化合物(二) 2-methylnaphthalene 在 1H NMR 中一共有多少訊號?

思路引導 VIP

預測 1H NMR 訊號數量的核心在於尋找分子的對稱元素(對稱面或對稱中心)。觀察 2-methylnaphthalene 的結構,甲基的取代破壞了萘環原有的對稱性,使得環上的每一個氫原子皆處於不同的化學環境。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】利用分子對稱性判斷化學等價質子。 【詳解】 已知:化合物(二)為 2-methylnaphthalene,即萘環的 2 號位置被一個甲基(-CH3)取代。

小題 (三)

預測化合物(三) 2,3-dimethylnaphthalene 在 1H NMR 中一共有多少訊號?

思路引導 VIP

尋找分子的對稱性(對稱面或旋轉軸)是判斷等價質子(Chemical equivalence)的關鍵。2,3-dimethylnaphthalene 具有一個將分子平分為上下兩半的水平對稱面,據此找出化學環境不同的質子群數即可。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】利用分子的對稱性判斷化學等價(Chemical equivalence)的質子種類數。 【解答】 已知:2,3-dimethylnaphthalene 的結構為一萘環,在 C2 與 C3 位置各有一個甲基取代。

小題 (四)

預測化合物(四) Allyl acetate 在 1H NMR 中一共有多少訊號?

思路引導 VIP

看到此題,首先應根據分子結構尋找具有不同化學環境的氫質子。重點在於識別「末端雙鍵(=CH2)」上的兩個氫質子因與取代基的順反幾何關係不同,屬於非等價質子,會各自產生獨立訊號;此外,務必留意考卷中「文字命名」與「附圖結構」是否完全相符,若有出入應一併探討,以確保實務作答時萬無一失。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】判斷分子中不同化學(磁)環境的氫質子種類,特別是末端雙鍵氫原子的立體非等價性(Stereochemical non-equivalence)。 【解答】 本題存在文字命名與附圖結構不符之情形,為求學術嚴謹與確保得分,以下分別就兩者進行推導:

小題 (五)

預測化合物(五) 1-bromo-1-propene 在 1H NMR 中一共有多少訊號?

思路引導 VIP

首先核對文字與圖示是否相符,本題文字描述為 1-bromo-1-propene,但圖示(五)實際繪製的卻是 (R)-2-bromopentane。在嚴謹的國家考試中,應分別針對兩者進行化學環境(等價質子)分析。特別需注意圖示中刻意以楔形鍵標明的手性中心,這會導致亞甲基(-CH2-)產生非對映異構質子(Diastereotopic protons),進而使 1H NMR 訊號數量增加。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】 本題存在文字描述與圖示結構不符之情形。題目文字為「1-bromo-1-propene」,但圖示(五)的結構實為「(R)-2-bromopentane」。為求學術嚴謹及完整性,以下分別針對此兩種結構進行 1H NMR 質子化學環境分析。 【論述】

🏷️ 相關主題

有機化合物結構鑑定:光譜解析與結構推導
查看更多「[化學鑑識組] 有機化學」的主題分類考古題