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調查局三等申論題 110年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 二 題

📖 題組:
關於芳香族化合物, (圖示:A 為苯 Benzene,B 為環辛四烯 Cyclooctatetraene,C 為 [14]輪烯 [14]Annulene) (一)寫出成為芳香族化合物所應具備的四種條件。(8 分) (二)請解釋化合物 B 比化合物 C 不穩定的原因?(2 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

請解釋化合物 B 比化合物 C 不穩定的原因?(2 分)

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看到比較環狀共軛多烯穩定度的題目,首先計算其 π 電子數,並代入休克耳法則(Hückel's rule)判斷。接著分析化合物是屬於芳香性(4n+2)、反芳香性(4n)或因立體扭曲而成的非芳香性。穩定度順序為:芳香性 > 非芳香性 > 反芳香性。

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【破題】依據休克耳法則(Hückel's rule)分析兩者的 π 電子數,進而判斷其芳香性與穩定度差異。 【解析】 一、化合物 B(環辛四烯):含有 8 個 π 電子,符合 4n 規則(n=2)。若維持平面結構將具有「反芳香性(Antiaromaticity)」,能量極高且不穩定;為降低能量,其結構會扭曲成非平面的浴缸型(Tub shape)以破壞共軛系統,成為「非芳香性(Nonaromatic)」化合物,缺乏共振穩定能。

小題 (一)

寫出成為芳香族化合物所應具備的四種條件。(8 分)

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看到「芳香族化合物的條件」,直覺聯想休克爾法則(Hückel's rule)的四大前提。答題時依序從分子的幾何結構(環狀、平面)、軌域重疊(完全共軛)到電子數量(4n+2)進行條列,並附上簡短化學原理解釋以確保拿滿配分(每項 2 分)。

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【破題】判斷一個化合物是否具有芳香性(Aromaticity),必須同時滿足分子幾何結構與電子排列的四大前提。 【論述】 成為芳香族化合物所應具備的四種條件如下:

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