第 十 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 (十)
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看到不對稱環氧化合物的開環反應,首先判斷反應條件為「酸性」還是「鹼性」。在酸催化條件下,親核試劑(CH3OH)會優先攻擊「取代基較多」的碳原子(因其能較好地穩定過渡態中的部分正電荷);反之若為鹼性,則攻擊立體障礙較小的一級碳。
小題 (一)
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觀察試劑羥胺(HO-NH₂)與酸催化條件,判斷此為酮類形成肟(Oxime)的親核加成-消除反應。由於題圖所示之起始物為非對稱酮(環己基苯基甲酮),作答時需特別注意產物 C=N 雙鍵會形成 E/Z 兩種幾何異構物。
小題 (二)
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看到芳香族重氮鹽與亞銅鹽 (CuCN) 的組合,應立即聯想到 Sandmeyer 反應。解題關鍵在於辨識重氮基 (-N2+) 將被氰基 (-CN) 取代,並脫去氮氣,同時保留苯環上其他取代基的原有位置。
小題 (三)
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看到 Grignard 試劑與 CO2 (乾冰) 的反應,應立即想到這是合成羧酸的經典方法。反應中,Grignard 試劑的親核性碳會攻擊 CO2 生成羧酸鹽,隨後的酸性水解 (H3O+) 會將其質子化,最終結果是將原本的 -MgBr 轉換為 -COOH。
小題 (四)
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看到四級銨鹽與 AgOH 並加熱,應立即聯想到 Hofmann 脫去反應(E2)。解題關鍵在於尋找所有可能的 β-氫,並依據 Hofmann 規則與立體障礙(反式共平面的構象要求),判斷鹼會優先拔除位阻最小的質子,進而生成取代度最低的烯類(Hofmann產物)。
小題 (五)
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看到酮類(如附圖的環己酮)與 HCN 反應,應立即聯想到親核加成反應(Nucleophilic addition)。氰根離子(CN⁻)攻擊羰基碳,隨後氧原子質子化,最終生成氰醇(Cyanohydrin)產物。
小題 (六)
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看到 Gilman 試劑 (R₂CuLi) 與 α,β-不飽和酮的組合,必須立刻聯想到 1,4-共軛加成。有機銅試劑是「軟」親核基,不同於一般 Grignard 試劑的 1,2-加成,它會專一性地攻擊 β-碳,反應後經酸水解會產生在 β-位烷基化的飽和酮。
小題 (七)
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看到分子內同時存在胺基 (-NH2) 與羥基 (-OH) 時,應立即比較兩者的親核性。由於氮的電負度小於氧,-NH2 的親核性更強,因此親核醯基取代反應會優先發生在胺基上,生成醯胺 (amide)。
小題 (八)
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看到強鹼與具有活性 α-氫的苯乙腈及不含 α-氫的芳香醛,應立即聯想到 Knoevenagel 縮合反應。解題關鍵在於畫出碳陰離子加成至羰基後脫水所生成的高度共軛產物,並藉由最小化立體障礙(兩個最大的芳香環基團位於反側)來判斷烯烴的立體化學。
小題 (九)
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看到試劑 SOCl2 (亞硫醯氯),應立即聯想其為將羧酸 (-COOH) 轉化為醯氯 (-COCl) 的標準氯化試劑。分子中的醚基 (-OCH3) 與苯環在該條件下不受影響,只需將羧酸的 -OH 替換為 -Cl 即可得到產物。