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普考申論題 112年 [化學工程] 有機化學概要

第 四 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 (四)

寫出反應(d)的主產物?
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面對 E2 消除反應的紐曼投影式題目,核心關鍵是找到「反式共平面(anti-periplanar)」構象。先確認離去基 (Br) 和鄰碳上的 β-H 二面角是否為 180°;若符合,則直接將消除軸兩側的基團「壓平」,同側的基團在產物雙鍵上即為同側,以此判斷出產物的立體構型 (E/Z)。

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【解題思路】利用 E2 消除反應需經過「反式共平面(anti-periplanar)」過渡態的立體化學要求,分析紐曼投影式中脫去基(Br)與 β-氫(H)的相對位置,進而推導出烯烴產物的立體構型。 【解析】 壹、構象與相對位置分析

小題 (一)

寫出反應(a)的主產物?
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看到環己烷衍生物進行 E2 消除反應,第一步必須聯想到「反式雙直立鍵(anti-diaxial)」的立體化學限制。畫出椅型構象,尋找哪個相鄰的 β-碳上有能與離去基(-Cl)呈相反方向且同在直立鍵上的氫原子,藉此判斷雙鍵生成的位置。

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【解題思路】處理環己烷衍生物的 E2 消除反應時,必須把握核心原則:離去基與被拔除的 β-氫必須呈現「反式雙直立鍵(anti-diaxial)」的幾何組態。 【詳解】 已知:受質為 1-氯-2-甲基-3-異丙基環己烷(C1-Cl 楔形朝上、C2-CH3 虛線朝下、C3-異丙基 虛線朝下)。

小題 (二)

寫出反應(b)的主產物?
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看到環己烷衍生物的 E2 消除反應,首先要考慮立體電子效應,畫出最穩定的椅型構象,並尋找與離去基 (Cl) 呈反式雙軸向 (anti-periplanar) 的 β-氫。接著根據 Zaitsev 規則,比較兩種可能被拔除的氫,判斷能生成取代度最高、最穩定雙鍵的主產物。

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【解題思路】利用環己烷的椅型構象分析 E2 消除反應的「反式雙軸向」條件,並結合 Zaitsev 規則判斷主產物。 【詳解】

  1. 立體化學要求:環己烷上的 E2 消除反應,離去基(Cl)與被拔除的 β-氫必須處於「反式雙軸向 (anti-diaxial)」的排列。

小題 (三)

寫出反應(c)的主產物?
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解決環己烷上的 E2 消除反應時,首先應畫出椅型構象,並確保離去基(-Cl)位於直立鍵(axial)。接著尋找與離去基呈「反式共平面(anti-periplanar)」的 β-氫或 β-氘進行消除。

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【解題思路】利用 E2 消除反應在環己烷系統中需滿足「反式共平面(anti-periplanar)」的立體化學條件來判斷被拔除的原子。 【詳解】 已知:受質中 C1 的 -Cl、C2 的 -D 與 C6 的 -D 在平面圖上皆為楔形(朝上,cis 關係)。

小題 (五)

寫出反應(e)的主產物?
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看到紐曼投影式的E2消除反應,首要任務是尋找離去基 (Br) 和 β-氫。接著透過旋轉碳-碳鍵,使兩者達到「反式共平面 (anti-periplanar)」的立體構象。最後觀察剩餘基團的相對空間位置(同側或異側),即可精準判斷產物雙鍵的 E/Z 立體化學。

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【解題思路】利用紐曼投影式旋轉碳-碳單鍵,使離去基與β-氫達成反式共平面 (anti-periplanar) 構象,以判斷立體特異性 E2 消除反應的產物。 【詳解】 已知:

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