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普考申論題 112年 [化學工程] 有機化學概要

第 一 題

📖 題組:
根據下列每一組的化合物,回答相關問題: (a) 化合物1 vs 化合物2 (b) 化合物3 vs 化合物4 (c) 化合物5 vs 化合物6 (d) 兩種內醯胺與硫代內醯胺的酸鹼平衡 (一)化合物1或化合物2那一個比較酸?(1分)請解釋?(2分) (二)化合物2或化合物3那一個比較酸?(1分)請解釋?(2分) (三)化合物5或化合物6那一個鹼度大(more basic)?(1分)請解釋?(2分) (四)在(d)中,平衡是向左還是向右?(1分)請解釋?(2分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

化合物1或化合物2那一個比較酸?(1分)請解釋?(2分)

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觀察兩者結構差異:化合物1為苯甲酸,化合物2為鄰羥基苯甲酸(水楊酸)。思考鄰位取代基(特別是能形成分子內氫鍵的基團)對羧酸共軛鹼穩定性的影響(鄰位效應)。

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【破題】化合物2(水楊酸)比較酸。 【論述】 一、原因在於「鄰位效應(Ortho effect)」。

小題 (二)

化合物2或化合物3那一個比較酸?(1分)請解釋?(2分)

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比較羧酸(化合物2)和酚類(化合物3)的酸性。從共軛鹼的共振結構出發,分析負電荷分配在哪些原子上,氧原子的電負度如何影響穩定性。

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【破題】化合物2(水楊酸)比較酸。 【論述】 一、化合物2屬於羧酸(pKa 約 3),而化合物3為苯酚(pKa 約 10)。

小題 (三)

化合物5或化合物6那一個鹼度大(more basic)?(1分)請解釋?(2分)

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比較吡啶(Pyridine)和吡咯(Pyrrole)的鹼性。關鍵在於氮原子上的孤對電子是否參與芳香環的 π 電子共振系統。

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【破題】化合物5(吡啶,Pyridine)的鹼度較大。 【論述】 一、化合物5(吡啶)的氮原子為 $sp^2$ 混成,其孤對電子存在於 $sp^2$ 軌域中,與芳香環平面垂直,不參與環內的 6π 電子共振,因此容易提供電子給質子(具鹼性)。

小題 (四)

在(d)中,平衡是向左還是向右?(1分)請解釋?(2分)

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酸鹼平衡的原則是「強酸+強鹼 → 弱酸+弱鹼」。需比較醯胺(O=C-NH)與硫代醯胺(S=C-NH)的酸度。利用同族元素(O與S)的原子大小及極化率來判斷共軛鹼的穩定性。

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【破題】平衡向左進行。 【論述】 一、酸鹼平衡總是傾向於生成較弱的酸與較弱的鹼。此題為內醯胺(O=C-NH)與硫代內醯胺(S=C-NH)的酸度比較。

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