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地特四等申論題 111年 [化學工程] 有機化學概要

第 二 題

📖 題組:
請寫出下列反應之反應機構:(每小題 10 分,共 20 分) (圖形題,以下文字為反應式之描述)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

反應物:1-(tetrahydrofuran-2-yl)propan-2-ol,試劑:H2SO4,產物:5-methyl-3,4-dihydro-2H-pyran (含氧六元環內烯烴)

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此為酸催化的擴環重排反應 (Wagner-Meerwein type rearrangement / Pinacol-like)。需經過醇的脫水形成二級碳陽離子,接著五元環的 C-C 鍵遷移擴張為六元環並形成穩定的氧鎓離子 (Oxonium ion),最後消除質子產生雙鍵。

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【解題思路】利用酸催化醇脫水產生碳陽離子,誘發相鄰環系的烷基遷移擴環,最後去質子化形成烯醇醚類。 【詳解】

  1. 質子化與脫水:側鏈上的二級醇羥基被 H₂SO₄ 質子化形成 -OH₂⁺,接著脫去一分子水,在側鏈形成二級碳陽離子。

小題 (一)

反應物:trans-decalin-1,4-dione (反式-十氫萘-1,4-二酮),試劑:催化量 H2SO4, H2N-OCH3,產物:酮基轉化為肟醚 (=N-OCH3)

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這是酮與甲氧基胺形成肟衍生物 (肟醚) 的標準親核加成-消除機構。重點在於酸催化的質子化、親核攻擊、質子轉移及脫水過程。

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【解題思路】利用酸催化羰基親核加成與脫水形成碳氮雙鍵(肟醚形成機構)。 【詳解】

  1. 質子化 (Protonation):羰基氧原子被 H₂SO₄ 質子化,形成共振穩定的碳陽離子,增強羰基碳的親電性。

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