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高考申論題 112年 [化學工程] 有機化學

第 三 題

📖 題組:
四、請依照所提供的起始物1,合成所指定的標的物, (一)提供如何由化合物1合成化合物2所需要的試劑?(4分) (二)化合物2的參鍵(alkyne)在紅外線光譜中有很特殊的吸收,請問它的吸收波長大約是多少波數?(3分) (三)請寫出波數的單位?(2分) (四)化合物2末端炔的pKa數值大約多少?(3分) (五)化合物2末端炔的氫,在紅外線光譜的吸收大約的波數?(2分) (六)提供所需要的試劑,如何由化合物2合成化合物3?(3分) (七)提供所需要的試劑,如何由化合物3合成化合物4?(3分)
📝 此題為申論題,共 7 小題

小題 (三)

請寫出波數的單位?(2分)

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波數(wavenumber)的定義是波長(通常以公分計)的倒數,是IR光譜中最常見的單位。

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【考點分析】 考查光譜學的基本物理量單位。 【結論】

小題 (一)

提供如何由化合物1合成化合物2所需要的試劑?(4分)

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觀察化合物1(R-CHO,醛類)轉變為化合物2(R-C≡CH,末端炔類)。這是在原始碳鏈上多增加一個碳並形成三鍵的反應,標準方法為Corey-Fuchs反應(Seyferth-Gilbert homologation亦可,但Corey-Fuchs在大學有機化學中更具代表性)。需先將醛轉為二溴烯,再用強鹼消去並水解。

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【考點分析】 考查將醛類同系物化增碳轉換為末端炔的 Corey-Fuchs 反應。 【理論依據】

小題 (二)

化合物2的參鍵(alkyne)在紅外線光譜中有很特殊的吸收,請問它的吸收波長大約是多少波數?(3分)

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考查光譜學基礎。末端炔的C≡C參鍵伸縮振動(stretching)在IR光譜中有中等強度的特徵吸收峰,通常位於2100到2260波數之間。

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【考點分析】 考查紅外線光譜(IR)中官能基的特徵吸收位置。 【分析與論述】

小題 (四)

化合物2末端炔的pKa數值大約多少?(3分)

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考查酸鹼理論。末端炔的sp混成軌域具有50%的s特性,使電子更靠近碳原子核,陰離子較穩定,因此酸性比烷類(pKa~50)和烯類(pKa~44)強得多。

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【考點分析】 考查有機碳氫鍵的酸度(pKa值)及混成軌域對酸性的影響。 【理論依據】

小題 (五)

化合物2末端炔的氫,在紅外線光譜的吸收大約的波數?(2分)

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末端炔的C-H鍵因為sp混成,鍵強較大,其伸縮振動頻率明顯高於sp2和sp3混成的C-H鍵,是極具辨識度的特徵峰。

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【考點分析】 考查紅外線光譜(IR)中末端炔碳-氫鍵的特徵吸收。 【結論】

小題 (六)

提供所需要的試劑,如何由化合物2合成化合物3?(3分)

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從化合物2(末端炔,R-C≡CH)合成化合物3(甲基酮,R-C(=O)CH3)。這是炔類的水合反應(Hydration of alkynes),且遵循馬可尼可夫法則(Markovnikov's rule),將氧加在取代基較多的碳上,經烯醇互變異構得到酮。

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【考點分析】 考查末端炔類的水合反應與馬可尼可夫加成。 【理論依據】

小題 (七)

提供所需要的試劑,如何由化合物3合成化合物4?(3分)

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從化合物3(R-CH2-C(=O)CH3)合成化合物4(R-CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-Ph)。這是在甲基酮的α-碳上進行醯基化反應,生成1,3-二酮。標準作法是使用酯類進行克萊森縮合(Claisen condensation)的交叉反應版本。

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【考點分析】 考查烯醇代物(Enolate)的生成及其與酯類進行之交叉Claisen縮合反應。 【理論依據】

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