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高考申論題 112年 [化學工程] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
六、以下反應中, (一)寫出化合物1經過消除反應後的主產物?(3分) (二)寫出化合物2經過消除反應後的主產物?(3分) (三)以IUPAC命名法,將化合物1經過消除反應後的主產物命名?(2分) (四)以IUPAC命名法,將化合物2經過消除反應後的主產物命名?(2分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

寫出化合物1經過消除反應後的主產物?(3分)
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本題測驗 E2 消除反應的立體化學與區域選擇性。首先需畫出椅型構象,確認離去基 (Br) 與相鄰 β-氫是否滿足「反式共平面 (anti-periplanar)」的雙軸向條件,接著利用 Zaitsev 規則判斷取代度較高的雙鍵為主產物。

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【解題思路】利用 E2 消除反應的反式共平面 (anti-periplanar) 原理及 Zaitsev 法則判斷主產物結構。 【詳解】 已知:反應物化合物 1 於強鹼 (NaOEt) 條件下進行 E2 消除反應。

小題 (二)

寫出化合物2經過消除反應後的主產物?(3分)
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本題測驗環己烷系統的 E2 消除反應之立體電子效應。解題關鍵在於確認離去基 (Br) 與被拔除的 β-氫必須同時處於軸向 (axial),滿足「反式共平面 (anti-periplanar)」的條件,藉此判斷雙鍵生成的位置。

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【解題思路】環己烷上的 E2 消除反應必須滿足「反式共平面」立體條件,亦即離去基與被拔除的 β-氫必須同時處於軸向 (axial) 位置。 【詳解】 已知:化合物 2 反應條件為強鹼 (NaOEt),進行 E2 消除,需透過椅型構象分析。

小題 (三)

以IUPAC命名法,將化合物1經過消除反應後的主產物命名?(2分)
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看到這題,首先要聯想到環己烷衍生物的 E2 消除必須滿足「雙軸反平行」條件,畫出溴位於軸向的活性構象。接著利用 Zaitsev 規則判斷生成較穩定的三取代雙鍵為主產物,最後運用 IUPAC 的「最低位次組」規則({1,6} 勝過 {2,3})及 CIP 規則確立未參與反應的立體中心 (S) 以進行精確命名。

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【解題思路】利用 E2 消除反應的雙軸反平行(anti-periplanar)條件與 Zaitsev 規則決定雙鍵位置,並依據 IUPAC 最低位次原則與 CIP 規則進行立體化學命名。 【詳解】

  1. 活性構象與區域選擇性:化合物 1 進行 E2 消除時,離去基溴(Br)須翻轉至軸向(axial)以滿足反平行條件。此時 C2 與 C6 皆具備反平行的軸向氫。強鹼(NaOEt)會依據 Zaitsev 規則,優先拔除 C2 上的氫,生成熱力學較穩定、取代度較高(三取代)的 C1=C2 雙鍵為主產物。

小題 (四)

以IUPAC命名法,將化合物2經過消除反應後的主產物命名?(2分)
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首先辨識此為 E2 消除反應,必須考慮立體電子效應(離去基與被拔取的 β-氫需呈反式共平面,即 axial-axial 關係)。透過繪製化合物2的椅型構象,分析可發現 C2 缺乏軸向氫,只能從 C6 消除,推導出產物結構後再進行 IUPAC 命名並標註 R/S 組態。

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【解題思路】利用椅型構象分析 E2 消除反應的反式共平面(anti-periplanar)立體要求,推導出產物雙鍵位置後,再依 IUPAC 規則進行編號與 R/S 組態命名。 【詳解】

  1. 反應位向與構象分析:

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