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調查局三等申論題 112年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
五、請寫出下列反應式之完整反應機構:(每小題 10 分,共 20 分) (一) (二)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

(一)
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看到 DCC 試劑應立即聯想到「醯胺偶聯反應(Amide Coupling)」。解題關鍵在於展現 DCC 如何扮演脫水劑與活化劑的角色,將羧酸中不良的離去基(-OH)轉化為極佳的離去基(O-acylisourea 中間體),隨後再由胺類進行親核醯基取代反應生成醯胺。

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【解題思路】利用 DCC 進行醯胺偶聯反應,核心在於羧酸被 DCC 活化成 O-acylisourea 中間體,將不良離去基(-OH)轉化為優良離去基,促進後續胺類的親核醯基取代反應。 【詳解】 本題為利用 DCC (N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide) 促使丁酸與甲胺反應生成 N-甲基丁醯胺的經典機構。完整反應機構(Mechanism)步驟如下:

小題 (二)

(二)
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看到 α-鹵代酮在鹼性條件下發生環縮小產生羧酸,立刻聯想到法沃斯基重排(Favorskii rearrangement)。接著檢查羰基兩側的 α-碳,發現未接鹵素的 α'-碳上沒有氫(被兩個甲基取代),因此無法形成傳統的環丙酮中間體,必須改走親核加成誘發烷基遷移的「半法沃斯基重排(semi-Favorskii rearrangement)」路徑。

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【解題思路】觀察反應物為 α-溴代酮,在鹼性條件下發生環縮小反應生成羧酸,為法沃斯基重排(Favorskii rearrangement)的特徵。由於羰基另一側的 α'-碳沒有氫原子,故此反應依循「半法沃斯基重排(semi-Favorskii rearrangement)」機構進行。 【詳解】 本反應為 半法沃斯基重排(semi-Favorskii rearrangement),由於羰基左側的 α'-碳被兩個甲基取代,缺乏可被鹼拔除的 α'-氫,故無法形成典型的環丙酮(cyclopropanone)中間體。詳細反應機構(Mechanism)步驟如下:

📝 DCC醯胺偶聯反應
💡 DCC活化羧酸為優良離去基中間體,以利胺類進行親核取代。

🔗 DCC 偶聯反應機構鏈

  1. 1 活化階段 — 羧酸質子轉移至DCC,羧酸根親核攻擊DCC中心碳。
  2. 2 中間體形成 — 生成高活性 O-acylisourea,將 -OH 轉化為優良離去基。
  3. 3 親核取代 — 胺類進攻羰基碳,形成四面體中間體並發生電子重排。
  4. 4 產物生成 — 消除極穩定的 DCU 副產物,得到最終的醯胺化合物。
🔄 延伸學習:延伸學習:了解為何 DCU 的生成是此反應在熱力學上的強大驅動力。
🧠 記憶技巧:質子化DCC、酸根來相連、中間體生成、胺攻DCU散。
⚠️ 常見陷阱:答題時漏掉DCC氮原子需先質子化以增強碳原子親電性的步驟,或未正確標示四面體中間體。
胜肽合成反應 EDC/HOBt偶聯劑 羧酸衍生物活性比較

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