第 一 題
二、請寫出下列反應的主要產物(請表示正確的立體化學)(每小題5 分,共50 分) (一) 環己酮 + HO-NH2 (催化量 H2SO4) (二) 對硝基苯重氮硫酸氫鹽 + CuCN (三) 苯并呋喃格氏試劑 + CO2(固體); H3O+ (四) 四級銨鹽 + AgOH, 加熱 (五) 環戊酮 + HCN (六) α,β-不飽和酮 + nBu2CuLi; H3O+ (七) 4-氨基苯酚 + 乙酸酐 (八) 水楊醛 + 苯乙腈 (NaOEt, EtOH) (九) 4-甲氧基苯乙酸 + SOCl2 (十) 2,2-二甲基環氧乙烷 + CH3OH (催化量 H2SO4)
小題 (一)
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看到「酮或醛」與「一級胺衍生物(如 NH2OH)」在「酸性催化」下反應,應立即聯想到親核加成-消除反應(縮合去水),生成含 C=N 雙鍵的產物。此處試劑為羥胺(Hydroxylamine),故產物為「肟(Oxime)」;同時需注意環己酮為對稱結構,不涉及 E/Z 立體異構的判斷。
小題 (二)
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看到芳香族重氮鹽(Diazonium salt)與亞銅鹽(CuCN、CuCl 或 CuBr)的組合,應立刻聯想到「桑德邁爾反應(Sandmeyer reaction)」。此反應會將重氮基(-N2+)直接替換為亞銅鹽上的配體(此處為氰基 -CN),並釋放出氮氣。
小題 (三)
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看到「格氏試劑 + 固體 CO2(乾冰)並伴隨酸水解」,應立即聯想到羧酸化反應(Carboxylation)。格氏試劑作為親核基攻擊二氧化碳的親電碳原子,生成羧酸鹽,再經酸水解轉化為對應的羧酸。
小題 (四)
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看到「四級銨鹽與 AgOH 共熱」,應立即聯想到霍夫曼消去反應 (Hofmann elimination)。解題關鍵在於辨識這是一個 E2 消去反應,且因脫離基體積龐大,產物將遵循霍夫曼法則,生成取代基最少(立體障礙最小)的烯烴。
小題 (五)
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本題考查醛酮的親核加成反應(氰醇反應)。環戊酮與氫氰酸發生反應,氰離子攻擊羰基碳生成氰醇(Cyanohydrin)。需注意環戊酮的對稱性,產物中的碳原子是否具有手性是判斷立體化學的關鍵。
小題 (六)
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看到 Gilman 試劑(R2CuLi)與 α,β-不飽和羰基化合物的反應,應立刻聯想到「1,4-共軛加成(1,4-conjugate addition)」。Gilman 試劑屬於軟性親核試劑,會選擇性攻擊較缺電子的 β-碳,而非進行 1,2-羰基加成,最後經酸處理互變異構成酮。
小題 (七)
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看到4-氨基苯酚與乙酸酐的反應,首先應辨識出反應物具有兩個親核基團(-NH2 與 -OH)。接著比較兩者的親核性:由於氮的電負度較氧小,孤對電子較易給出,故胺基的親核性強於酚羥基,乙酸酐將選擇性地優先對胺基進行醯化。
小題 (八)
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看到苯乙腈(具活性亞甲基)與水楊醛(具羰基與鄰位酚羥基)在鹼性條件下反應,應立刻聯想到 Knoevenagel 縮合反應。縮合後生成的 α,β-不飽和腈,其鄰位酚羥基會進一步對腈基發生分子內親核加成,形成香豆素(Coumarin)衍生物骨架。
小題 (九)
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看到試劑 SOCl2 (氯化亞碸),應立即聯想到這是將羧酸 (-COOH) 轉換為醯氯 (-COCl) 的標準且高效的試劑。評估反應物結構,確認甲氧基 (-OCH3) 為穩定的醚類,在此條件下不會受影響,僅羧基發生轉化。
小題 (十)
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看到環氧化物 (epoxide) 開環反應,首要判斷反應條件是「酸性」還是「鹼性」。本題有催化量 H2SO4,屬於酸性條件開環。酸性條件下,親核試劑會優先攻擊能穩定部分正電荷的「取代基較多」的碳原子(具備 SN1 碳正離子特性的 SN2 反應);若為鹼性則受立體障礙影響攻擊取代基較少的碳。