第 一 題
四、請寫出下列反應式之主要產物(major product)(請將[A]→[J]的立體化學表示出來)(每小題 5 分,共 50 分) (一) (二) (三) (四) (五) (六) (七) (八) (九) (十)
小題 (一)
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看到酯類與兩當量的格氏試劑 (Grignard reagent) 反應,應立刻聯想到「兩次親核加成」反應。第一次加成後脫去烷氧基形成酮,第二次格氏試劑再對酮加成,最後經酸處理得到三級醇。推導結構時需注意,接上兩個相同的乙基會使產物失去手性中心。
小題 (二)
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看到起始物為一級醯胺(Primary amide),且試劑為亞硫醯氯(SOCl₂)與加熱條件,應立即聯想到這是一個經典的脫水反應。一級醯胺在強脫水劑作用下會發生脫水反應(氧原子與氫原子以形成 SO₂ 與 HCl 的形式離去),轉化為相應的腈類(Nitrile)化合物。
小題 (三)
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看到 α,β-環氧酮與親核試劑(如醋酸鈉/醋酸),首先應聯想到環氧化物的區域選擇性開環反應。接著利用立體電子效應判斷親核試劑會攻擊受羰基影響較小的 β-碳(C3),並依循 SN2 機構進行反式加成(anti-attack),最終確定取代基的相對立體化學。
小題 (四)
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看到此題,首先辨識出 OsO4 與 NaHSO3 是進行烯類「順式雙羥基化(syn-dihydroxylation)」的經典試劑。接著觀察反應物的雙環結構與角甲基(angular methyl),利用角甲基產生的立體阻礙效應,判斷體積龐大的試劑會從位阻較小的反面攻擊,從而決定新加成羥基的相對立體化學。
小題 (五)
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看到反應試劑 1. O3 與 2. Zn, H3O+,應立即聯想到烯類的臭氧化還原裂解反應(Ozonolysis with reductive workup)。解題技巧是直接將 C=C 雙鍵切斷,並在兩個斷裂的碳上各接上一個雙鍵氧(=O)。因為雙鍵在環上,切斷後會發生開環,形成直鏈的二酮結構。
小題 (六)
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看到內部炔類 (internal alkyne) 與鋰/液態氨 (Li, NH3) 的反應條件,應立即聯想到「溶解金屬還原反應 (Dissolving metal reduction)」。此反應會透過自由基陰離子中間體,將內部炔立體專一性地還原為「反式 (trans/E) 烯類」,解題重點在於判斷原分子骨架,並正確繪出雙鍵處的反式立體構型。
小題 (七)
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看到羧酸加上 Br2/PBr3 接著加水的條件,應立即聯想到 Hell-Volhard-Zelinsky (HVZ) 反應。此反應會專一性地在羧酸的 α-碳上進行溴化;立體化學方面,因經過平面的烯醇(enol)中間體,產物必定為外消旋混合物(racemic mixture)。
小題 (八)
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看到 1,3-環己二烯與帶有吸電子基的烯類,應立即想到 [4+2] Diels-Alder 環加成反應。在立體化學上需注意「內型法則」(Endo rule),過渡態中吸電子基團與雙烯體 π 軌域的次級軌域作用會使帶有羰基的取代基指向雙鍵側(endo 位置),形成雙環[2.2.2]辛烯衍生物。
小題 (九)
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辨識反應物為羧酸(carboxylic acid),試劑為硼烷(BH3)。BH3 是一種親電性還原劑,能高度選擇性地將羧酸快速還原為一級醇,過程不影響碳骨架,也不涉及立體化學變化。
小題 (十)
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考生看到 Dess-Martin periodinane (DMP) 應立刻聯想到其為溫和的氧化劑,能選擇性地將一級醇氧化為醛,二級醇氧化為酮。解題關鍵在於辨識產物結構應保留原分子所有的雙鍵及立體化學構型,僅將末端的 -CH₂OH 轉變為 -CHO。