調查局三等申論題
113年
[化學鑑識組] 有機化學
第 一 題
📖 題組：
下列化合物是 3-hexyne，分別在 Lindlar catalyst 和 H2的條件下，以及鈉在液態氨中進行還原反應，分別得到化合物 A 和 B；化合物 A 和 B 又分別與溴在四氯化碳中反應，分別得到 C 和 D，請回答下列問題：（每小題 2 分，共 10 分） (化學反應式圖示)
下列化合物是 3-hexyne，分別在 Lindlar catalyst 和 H2的條件下，以及鈉在液態氨中進行還原反應，分別得到化合物 A 和 B；化合物 A 和 B 又分別與溴在四氯化碳中反應，分別得到 C 和 D，請回答下列問題：（每小題 2 分，共 10 分） (化學反應式圖示)
📝 此題為申論題，共 5 小題
小題 (一)
寫出化合物 A 的結構。
思路引導 VIP
看到「炔類 (alkyne)」與「H2 / Lindlar catalyst」的組合，應立刻聯想到『部分氫化』與『立體專一性』。Lindlar 催化劑會使氫氣進行順式加成 (syn-addition)，將炔類還原為順式 (cis-/Z-) 烯烴。
小題 (二)
寫出化合物 B 的結構。
思路引導 VIP
考生看到「炔類」加上「Na/NH3(l)」試劑，應立刻聯想到這是溶解金屬還原反應（Dissolving metal reduction）。此反應透過單電子轉移機制，中間體為避免立體障礙與電子排斥，會穩定於反式（trans）構型，因此產物必為反式烯類。
小題 (三)
寫出化合物 C 的結構。（提示：必須明確標示立體化學）
思路引導 VIP
看到炔烴還原與鹵素加成，首要考量立體化學（Stereochemistry）的連鎖效應。先判斷 Lindlar 催化劑為順式加成生成 cis-alkene，接著 Br2 的鹵素加成為反式加成，根據「cis + anti → threo (racemic)」的立體規律推導出最終產物構型。
小題 (四)
寫出化合物 D 的結構。（提示：必須明確標示立體化學）
思路引導 VIP
看到 Na/NH3 還原炔類，立刻想到會生成反式烯類 (trans-alkene)；接著看到 Br2/CCl4 對烯類的加成，必須聯想到環狀溴鎓離子中間體造成的反式加成 (anti-addition)。最後套用立體化學原則：對稱的「反式烯類」進行「反式加成」，最終產物必為具有對稱性（內消旋，meso）的化合物。
小題 (五)
鈉剛開始溶在液態氨中是什麼顏色？
思路引導 VIP
看到「鈉溶於液態氨」時，應直覺聯想到炔類還原成反式烯類（如本題產生化合物 B）或 Birch reduction 的反應條件。鹼金屬溶於液氨會解離出金屬陽離子與溶劑化電子（solvated electrons），稀溶液狀態下的溶劑化電子會吸收特定波長的光，使溶液呈現典型的深藍色。