調查局三等申論題
113年
[化學鑑識組] 有機化學
第 一 題
📖 題組：
根據下列兩個化合物，其碳－碳鍵的長度分別以 a、b，c、d 標示，請回答下列問題： (圖示甲苯與環辛四烯，鍵長標示為 a, b, c, d)
根據下列兩個化合物，其碳－碳鍵的長度分別以 a、b，c、d 標示，請回答下列問題： (圖示甲苯與環辛四烯，鍵長標示為 a, b, c, d)
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
將碳－碳鍵的長度由短到長排列。（4 分）
思路引導 VIP
看到此題應先判斷分子的立體結構與芳香性。苯為完全共振的平面芳香環，所有 C-C 鍵長均等；而環辛四烯為避免反芳香性，採取非平面的「浴缸型」結構，雙鍵與單鍵未發生離域共振，維持典型的雙鍵與單鍵鍵長。利用「單鍵 > 苯環共振鍵 > 雙鍵」的原則即可推導出鍵長排序。
小題 (二)
承子題(一)，請解釋其原因。（6 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想「Hückel's Rule (休克耳規則)」及「芳香性 (Aromaticity)」。苯環符合 4n+2 規則且為平面，電子完全離域使鍵長等長；環辛四烯含有 8 顆 π 電子，為了避免反芳香性 (antiaromaticity) 所帶來的不穩定，分子會扭曲成非平面的浴缸型 (tub shape)，使得 p 軌域無法有效重疊共軛，從而維持單、雙鍵交替的特徵。