高考申論題
113年
[化學工程] 材料化學(包括有機化學、無機化學)
第 四 題
📖 題組:
請寫出下列反應的主要產物:(請表示正確的立體化學,每小題 5 分,共 50 分)
📝 此題為申論題,共 10 小題
小題 (四)
反應物:cis-Methyl oleate 類型的烯烴 + Zn/Cu, CH2I2
思路引導
VIP
這是 Simmons-Smith 反應,用於將烯烴轉化為環丙烷。此反應為協同反應(concerted),立體構型會保留(cis 仍為 cis)。
【考點分析】
Simmons-Smith 氣化反應、類卡賓(carbenoid)加成。
【理論/法規依據】
小題 (一)
反應物:1-phenyl-1-bromoethane + Phthalimide potassium salt (1.反應), 隨後加上 H2N-NH2 (2.反應)。
思路引導
VIP
這是典型的 Gabriel Synthesis(加百列伯胺合成法)。第一步是鄰苯二甲醯亞胺負離子對二級鹵烷進行 SN2 反轉攻擊;第二步是聯胺(hydrazine)將醯亞胺水解,釋放出伯胺。
【考點分析】
Gabriel amine synthesis、SN2 反應、親核取代。
【理論/法規依據】
小題 (二)
反應物:(S)-1-cyclohexylethanol + SOCl2, Et3N
思路引導
VIP
醇與 SOCl2 的反應。在沒有鹼(如 pyridine 或 Et3N)時,常走 SNi 機構保持構型;但在加入 Et3N 後,形成的中間體會被 Cl- 從背面攻擊走 SN2,導致構型反轉。
【考點分析】
醇的鹵化反應、SN2 反轉、鹼對機構的影響。
【理論/法規依據】
小題 (三)
反應物:1-methylcyclohexene + Br2, CH3CN, H2O
思路引導
VIP
這是鹵醇(halohydrin)生成反應。溴分子與烯烴形成溴鎓離子中間體,接著水分子(親核劑)攻擊取代基較多的碳(Markovnikov 取向),且為反式(anti)加成。
【考點分析】
烯烴的親電加成、溴鎓離子中間體、區域選擇性與立體選擇性。
【理論/法規依據】
小題 (五)
反應物:2-methyl-2-pentene + 1. Hg(OAc)2, CH3CN, H2O; 2. NaBH4, NaOH
思路引導
VIP
羥汞化-去汞反應(Oxymercuration-Demercuration)。這是一個馬可尼可夫(Markovnikov)加成且不發生重排的反應。水作為親核劑攻擊較穩定的位置。
【考點分析】
烯烴水合反應、區域選擇性、避免重排。
【理論/法規依據】
小題 (六)
反應物:4-chloro-1-butanol + NaOH(aq)
思路引導
VIP
分子內 Williamson 醚合成法。強鹼 NaOH 奪走醇的質子形成烷氧負離子(RO-),隨後進行分子內 SN2 攻擊遠端的 C-Cl 鍵。
【考點分析】
分子內親核取代反應、環狀醚合成。
【理論/法規依據】
小題 (七)
反應物:3,5-dimethylphenylacetylene + 1. PhMgCl; 2. Benzyl bromide (PhCH2Br)
思路引導
VIP
炔烴的烷基化。末端炔烴具備酸性,第一步格林納試劑(或強鹼)奪取質子形成炔基陰離子;第二步炔基陰離子作為親核劑攻擊鹵化苄發生 SN2。
【考點分析】
末端炔的酸性、炔基陰離子親核取代。
【理論/法規依據】
小題 (八)
反應物:1-methylcyclohexene + 1. O3, CH2Cl2, -78C; 2. (CH3)2S
思路引導
VIP
臭氧化反應(Ozonolysis)。還原性工作後(Me2S),C=C 雙鍵斷裂,兩端分別轉化為羰基(酮或醛)。
小題 (九)
反應物:2-methylcyclohexanone + Pyrrolidine (五員含氮環), H2SO4(cat.)
思路引導
VIP
烯胺(Enamine)生成反應。二級胺與具有 α-H 的酮反應,脫水生成烯胺。需注意雙鍵的位置,通常形成較多取代(較穩定)的雙鍵,但在烯胺中因立體障礙,有時會偏向較少取代側。
【考點分析】
烯胺合成、脫水反應。
【理論/法規依據】
小題 (十)
反應物:Cyclohex-2-en-1-one + (t-Bu)2CuLi, 隨後 H2O
思路引導
VIP
吉爾曼試劑(Gilman reagent)的加成。有機銅鋰試劑傾向於對 α,β-不飽和羰基化合物進行 1,4-加成(共軛加成),而非 1,2-加成。
【考點分析】
共軛加成(Michael addition)、吉爾曼試劑特性。
【理論/法規依據】
💡 利用類卡賓試劑與烯烴進行立體專一性的同側加成以製備環丙烷。
🔗 Simmons-Smith 環丙烷化歷程
-
1
類卡賓生成
— Zn/Cu與CH2I2反應生成活性中間體ICH2ZnI。
↓
-
2
三員環過渡態
— ICH2ZnI與雙鍵進行協同反應,同時斷鍵與成鍵。
↓
-
3
立體構型保留
— 反應不經過碳陽離子,原始順反構型不會發生翻轉。
🔄 延伸學習:延伸學習:比較游離卡賓(Carbene)在單重態與三重態下加成的立體化學差異。
🧠 記憶技巧:鋅銅碘、類卡賓,協同加成三元環,順反構型必保留。
⚠️ 常見陷阱:申論時容易遺漏「立體專一性」描述,或誤認反應會產生自由基導致構型改變。
卡賓 (Carbene) 加成
烯烴環氧化反應
立體專一性 (Stereospecificity)
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