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高考申論題 112年 [化學工程] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
二、劃出下列各反應的產物結構。(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

1) 9-BBN 2) H2O2, NaOH
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看到末端炔烴與 9-BBN、H2O2/NaOH,應立即聯想到「硼氫化-氧化反應」。由於 9-BBN 具備極大的立體障礙,會進行反馬可尼可夫加成(anti-Markovnikov addition)生成末端烯醇,接著經酮-烯醇互變異構形成「醛」,解題時務必確認碳數保持不變。

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【解題思路】末端炔烴的硼氫化-氧化反應(Hydroboration-Oxidation),發生反馬氏加成生成醛。 【詳解】 已知:底物為末端炔烴 (3-cyclohexyl-1-propyne),試劑為立體障礙大的硼烷 9-BBN,隨後以 H₂O₂/NaOH 氧化。

小題 (二)

1 eq Br2 / CCl4
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看到末端炔烴與 1 當量 Br2 的反應,首先想到親電加成反應將停留在「烯烴」階段(不會進一步生成四鹵烷)。接著必須考慮立體化學,鹵素加成通常經歷橋環溴鎓離子(Bromonium ion)中間體,導致背面攻擊的「反式加成(anti-addition)」,因此主要產物必須畫出 (E)-異構物。

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【解題關鍵】炔烴的親電加成反應、1 當量試劑限制,以及反式加成(Anti-addition)的立體選擇性。 【解析】 一、 反應機構與過程

小題 (三)

1) O3 2) H2O
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看到反應條件 1) O3 2) H2O 作用於內部炔類,應立刻聯想到炔類的臭氧化切斷反應(Oxidative cleavage),三鍵會完全斷裂並氧化成兩個羧基(-COOH)。接著仔細計算反應物環上的碳原子總數,確認這是一個 10 元環且在三鍵旁帶有甲基。環狀炔類斷裂後會開環形成直鏈的二元羧酸,據此推導出含有 10 碳主鏈且在 α-位置帶有甲基的產物結構。

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【解題關鍵】炔類的臭氧化開環切斷反應(Oxidative cleavage of alkynes)。 【解答】 Step 1(反應物分析):觀察題幹圖示,右側為一內部三鍵,經仔細計算碳骨架的頂點與轉折(左側有一垂直鍵,上下各有三個轉折),確認此為一個 10 元環的炔類化合物,且在相鄰三鍵的碳上連接了一個甲基(3-methylcyclodecyne)。

小題 (四)

H2 / Lindlar's cat.
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看到 Lindlar's cat.(林德拉催化劑)搭配氫氣 (H₂),應立即聯想到「炔類的部分氫化反應」。此催化劑活性經特殊處理而降低,會將炔類還原至烯類便停止;且因反應發生於金屬表面,必定進行「順式加成 (syn-addition)」,專一性地生成順式烯類 (cis-alkene / Z-alkene)。

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【重點】考查炔類的部分氫化反應(Partial hydrogenation)與立體選擇性(Stereoselectivity)。 【解析】 一、試劑特性

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