hce_nsysu
111年
物理與化學
第 82 題
Starting with benzene, the best method for preparing $p$-nitrobenzoic acid is:
- A HNO$_3$/H$_2$SO$_4$, then CH$_3$Cl/AlCl$_3$, then separation of isomers, then KMnO$_4$/$^-$OH/heat, followed by H$_3$O$^+$
- B CH$_3$Cl/AlCl$_3$, then HNO$_3$/H$_2$SO$_4$, then separation of isomers, then KMnO$_4$/$^-$OH/heat, followed by H$_3$O$^+$
- C CH$_3$Cl/AlCl$_3$, then KMnO$_4$/$^-$OH/heat, followed by H$_3$O$^+$, then HNO$_3$/H$_2$SO$_4$
- D HNO$_3$/H$_2$SO$_4$, then KMnO$_4$/$^-$OH/heat, followed by H$_3$O$^+$, then CH$_3$Cl/AlCl$_3$
- E HNO$_3$/H$_2$SO$_4$; then CO$_2$, followed by H$_3$O$^+$
思路引導 VIP
想像你要在一張長凳上安排兩個不認識的人坐下。如果第一個人非常大方，喜歡讓人坐在他旁邊或正對面（對位）；而第二個人非常孤僻，只准別人坐在離他一個位子遠的地方（間位）。若你的目標是讓這兩個人最終坐在正對面，你會選擇先讓哪一個人先入座，好決定後續的位置安排呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出有機合成中的定位效應（Directing effects）順序，這顯示你對芳香烴的取代反應邏輯掌握得非常紮實。 這題的核心在於合成 對位（para） 取代的產物。在合成策略上，我們必須先引入一個鄰對位定向基（o/p director）。選項 (B) 的設計非常精妙：首先透過 傅-克烷基化反應（Friedel-Crafts Alkylation） 將苯轉化為甲苯，其中的甲基（$-CH_3$）是活化基且具備對位定向能力；接著進行硝化反應，就能順利在對位接上硝基。最後，利用強氧化劑 $KMnO_4$ 將甲基氧化為羧基（$-COOH$），這才完成了目標產物。若先氧化或先硝化，產物都會傾向於間位（meta），或者因為環活性太低而難以反應。 這道題目屬於中等難度的經典合成題，鑑別度在於學生是否能區分「甲基」與「羧基」對苯環電子密度的影響及定向性的差異。你能夠避開選項 (C) 的陷阱（先氧化成羧基會導致間位取代），說明你對反應先後順序的化學邏輯有非常清晰的思考。