調查局三等申論題
110年
[化學鑑識組] 有機化學
第 一 題
📖 題組:
以下的反應,是由起始物 A,在不同條件下與 HBr 反應,經由不同的反應機制而分別形成產物 B 和 C, (圖示:A為1-methylcyclopentene。左側箭頭加入HBr形成產物B;右側箭頭加入HBr, RO-OR, heat形成產物C) (一)寫出形成化合物 B 的機制。(2 分) (二)寫出形成化合物 C 的機制。(4 分) (三)以上那一個化合物,B 或 C,是屬於馬可尼可夫法則(Markovnikov rule)加成的產物?(2 分) (四)以上那一個化合物,B 或 C,是屬於反馬可尼可夫法則(anti-Markovnikov rule)加成的產物?(2 分)
以下的反應,是由起始物 A,在不同條件下與 HBr 反應,經由不同的反應機制而分別形成產物 B 和 C, (圖示:A為1-methylcyclopentene。左側箭頭加入HBr形成產物B;右側箭頭加入HBr, RO-OR, heat形成產物C) (一)寫出形成化合物 B 的機制。(2 分) (二)寫出形成化合物 C 的機制。(4 分) (三)以上那一個化合物,B 或 C,是屬於馬可尼可夫法則(Markovnikov rule)加成的產物?(2 分) (四)以上那一個化合物,B 或 C,是屬於反馬可尼可夫法則(anti-Markovnikov rule)加成的產物?(2 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
寫出形成化合物 B 的機制。(2 分)
思路引導 VIP
看到烯類與 HBr 反應(無過氧化物),應立即聯想到「親電加成反應」。解題關鍵在於描述機制的第一步:雙鍵的 π 電子攻擊質子,並遵循馬可尼可夫法則形成最穩定的三級碳陽離子中間體,接著再由溴離子進行親核攻擊完成反應。
小題 (二)
寫出形成化合物 C 的機制。(4 分)
思路引導 VIP
看到「HBr、過氧化物 (RO-OR) 與加熱」的反應條件,應立即判定此為「自由基加成反應 (Free Radical Addition)」。解題時需依序寫出起始 (Initiation) 與繁衍 (Propagation) 步驟,並特別強調溴自由基會優先攻擊雙鍵上位阻較小(含氫較多)的碳,以生成較穩定的「三級碳自由基」中間體,從而推導出反馬可尼可夫產物。
小題 (三)
以上那一個化合物,B 或 C,是屬於馬可尼可夫法則(Markovnikov rule)加成的產物?(2 分)
思路引導 VIP
考生應從反應試劑判斷反應機制與區域選擇性。單純的 HBr 進行親電加成反應,經由最穩定的碳陽離子中間體,產物符合馬可尼可夫法則;若加入過氧化物(RO-OR)則會進行自由基加成反應,表現出反馬可尼可夫法則。
小題 (四)
以上那一個化合物,B 或 C,是屬於反馬可尼可夫法則(anti-Markovnikov rule)加成的產物?(2 分)
思路引導 VIP
看到題目詢問反馬可尼可夫法則(anti-Markovnikov rule)產物,請立即聯想烯類與 HBr 反應的條件差異。當反應條件中加入過氧化物(RO-OR)與加熱/光照時,反應機構會轉變為自由基加成,導致溴原子加在取代基較少的碳上,即為反馬氏產物。