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普考申論題 112年 [化學工程] 有機化學概要

第 二 題

📖 題組:
寫出下列受質進行E2消除反應時:(每小題2分,共10分) (a) (b) (c) (d) (e) (一)寫出反應(a)的主產物? (二)寫出反應(b)的主產物? (三)寫出反應(c)的主產物? (四)寫出反應(d)的主產物? (五)寫出反應(e)的主產物?
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

寫出反應(b)的主產物?

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同理檢視圖(b)的立體化學。C2上的甲基和Cl是順式(同在上方),推導Cl在axial時,C2的直立鍵是否為氫,並根據Zaitsev法則判斷主產物。

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【解題關鍵】Zaitsev法則與 diaxial E2 消除。 【解答】

  1. 當圖(b)的 Cl 處於上直立鍵時,鄰位 C2 的甲基是朝上的(實楔形),這表示它佔據了平伏鍵(equatorial),因此 C2 碳的下直立鍵是氫原子。

小題 (一)

寫出反應(a)的主產物?

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E2消除反應必須滿足「反式共平面(anti-periplanar)」立體化學要求。在環己烷系統中,離去基(Cl)與被拔除的氫必須呈現「雙直立鍵(diaxial)」的位置關係。分析圖(a)中相鄰碳是否有符合條件的氫原子。

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【解題關鍵】E2消除需處於 diaxial 構象。 【解答】

  1. 為了進行 E2 消除,氯原子 (Cl) 必須處於直立鍵(axial,向上)。

小題 (三)

寫出反應(c)的主產物?

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分析同位素標記物,找出diaxial位置是H還是D,以確定消除掉的是哪一個原子。

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【解題關鍵】判斷直立鍵位置為氫(H)或氘(D)。 【解答】

  1. 圖(c)中,C1 的 Cl 為朝上(實線),要進行 E2 反應,Cl 必須為上直立鍵。

小題 (四)

寫出反應(d)的主產物?

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紐曼投影式(Newman projection)的E2反應。檢查H和Br是否已經處於反式共平面(180度)。如果是,直接將投影式「壓平」成烯烴,觀察其他基團的同側/異側關係。

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【解題思路】利用紐曼投影判斷反式共平面。 【詳解】

  1. 觀察紐曼投影式,前碳在約8點鐘方向有 H,後碳在約2點鐘方向有 Br。兩者夾角為 180 度,已經處於完美的 anti-periplanar 構象,可直接消除。

小題 (五)

寫出反應(e)的主產物?

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紐曼投影中,若H和Br不在180度,需先旋轉C-C鍵使之達到反式共平面,再判斷其餘基團的相對立體位置。

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【解題思路】旋轉構象至反式共平面後判斷立體化學。 【詳解】

  1. 圖(e)中,前碳的 H 位於右上方(約2點鐘),後碳的 Br 位於右下方(約4點鐘),兩者夾角為 60 度,無法直接進行 E2 消除。

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