調查局三等申論題
110年
[醫學鑑識組] 有機化學
第 四 題
📖 題組:
根據以下的反應, (圖示:A (1-methylcyclohexene) 經過 1. O3, CH2Cl2, -78°C 2. NaIO4 or H2O2 產生 B) (一)畫出 O3 的幾何構型。(1 分)請明確標示每個原子的孤對電子和形式電荷(formal charge)。(1 分) (二)畫出化合物 B 的結構。(2 分) (三)利用紅外線(IR)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分) (四)利用碳-13 核磁共振(C-13 nuclear magnetic resonance)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分)
根據以下的反應, (圖示:A (1-methylcyclohexene) 經過 1. O3, CH2Cl2, -78°C 2. NaIO4 or H2O2 產生 B) (一)畫出 O3 的幾何構型。(1 分)請明確標示每個原子的孤對電子和形式電荷(formal charge)。(1 分) (二)畫出化合物 B 的結構。(2 分) (三)利用紅外線(IR)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分) (四)利用碳-13 核磁共振(C-13 nuclear magnetic resonance)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (四)
利用碳-13 核磁共振(C-13 nuclear magnetic resonance)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分)
思路引導 VIP
看到 C-13 NMR 的光譜比較題,首先確認反應前後官能基的變化:起始物 A 為烯烴,產物 B 經氧化性臭氧解後生成酮基與羧基。接著精準列出這些官能基在碳-13 光譜上對應的特徵化學位移(Chemical shift, δ)範圍,對比其訊號的消失與產生即可拿滿分。
小題 (一)
畫出 O3 的幾何構型。(1 分)請明確標示每個原子的孤對電子和形式電荷(formal charge)。(1 分)
思路引導 VIP
看到繪製分子結構題,首要步驟是計算總價電子數並畫出合理的路易斯結構(Lewis structure),接著確認各原子的孤對電子數量與形式電荷,最後利用價殼層電子對互斥理論(VSEPR)判定正確的幾何構型(如直線、平面三角形、四面體等),並在紙上如實呈現其立體或平面角度。
小題 (二)
畫出化合物 B 的結構。(2 分)
思路引導 VIP
看到臭氧化反應(Ozonolysis)且第二步使用了氧化劑(如 H2O2 或 NaIO4),須立即聯想到這是「氧化型後處理(Oxidative workup)」。起始物 1-methylcyclohexene 的雙鍵斷裂後,含有甲基的碳轉為酮基,而含有烯氫的碳則會被進一步氧化成羧基,開環後得到 6-oxoheptanoic acid。
小題 (三)
利用紅外線(IR)光譜,如何分辨起始物 A 和產物 B 在光譜上明顯的不同之處?(3 分)
思路引導 VIP
先確認反應為氧化裂解,起始物A(1-甲基環己烯)被氧化為產物B(6-側氧庚酸)。接著分別列出「烯烴」與「酮基、羧酸」在紅外線光譜(IR)中最具鑑別度的特徵吸收波數(如 C=C, =C-H, C=O, O-H 伸張振動)進行對比。