第 三 題

回想紅外線光譜 (IR) 中橫軸代表的物理量。波數 (Wavenumber) 定義為波長的倒數，在紅外線光譜中波長通常以公分 (cm) 為基礎單位，故波數的單位為公分的倒數。

從乙苯 (ethylbenzene) 合成苯乙炔 (phenylacetylene)，是將側鏈烷烴轉換為末端炔基的過程。標準策略為『自由基鹵化 → 鹼性消去（產生雙鍵） → 鹵素加成（產生二溴化物） → 強鹼雙重消去（產生參鍵）』的多步驟合成。

本題測驗紅外線光譜(IR)中特徵官能基的吸收位置。考生應熟記碳碳參鍵（C≡C）的伸縮振動吸收通常出現在 2100～2260 cm⁻¹ 的區域（末端炔約為 2100～2150 cm⁻¹）。

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。

看到末端炔氫 (≡C-H) 的 IR 吸收，直接回想碳氫鍵伸張震動頻率與碳混成軌域的關係：sp³ C-H (< 3000 cm⁻¹)，sp² C-H (約 3100 cm⁻¹)，sp C-H (約 3300 cm⁻¹)。因此末端炔氫的特徵吸收峰落在 3300 cm⁻¹ 附近，通常呈現尖銳的吸收峰。

觀察反應前後的官能基變化，由末端炔（苯乙炔，化合物2）轉變為甲基酮（苯乙酮，化合物3）。此為末端炔的馬可尼可夫（Markovnikov）水合反應，思考其標準的催化試劑條件。

看到從單一甲基酮（苯乙酮）合成 β-二酮（1,3-二苯基-1,3-丙二酮），考生應立刻聯想到交錯克萊森縮合（Crossed Claisen condensation）或酮的醯化反應。利用鹼（如 NaOEt 或 NaH）拔除 α-氫形成烯醇陰離子，再攻擊不具 α-氫的酯類（如苯甲酸乙酯）進行親核醯基取代，即可完成碳鏈延長並引入另一個羰基。