調查局三等申論題
113年
[醫學鑑識組] 有機化學
第 二 題
📖 題組:
根據下列兩個反應,請回答下列問題:(每小題 2 分,共 10 分) 反應(I): 化合物 A + CH3I -> B 反應(II): 化合物 C + H3O+/heat -> D
根據下列兩個反應,請回答下列問題:(每小題 2 分,共 10 分) 反應(I): 化合物 A + CH3I -> B 反應(II): 化合物 C + H3O+/heat -> D
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (二)
如何利用紅外線光譜儀(IR)辨別化合物 A 和 B 的不同。
思路引導 VIP
考生看到此題應先分析反應(I),判斷出化合物A(二級胺)與CH3I反應後生成化合物B(三級胺),兩者結構差異在於有無「N-H鍵」。接著回憶官能基的IR特徵吸收波數,針對N-H鍵的伸縮振動區間(3300-3500 cm⁻¹)進行比對說明即可。
小題 (一)
寫出化合物 B 的結構。
思路引導 VIP
看到二級胺(Compound A)與碘甲烷(CH3I)的反應,應直覺聯想到親核性取代反應(SN2)。胺基上的氮原子具有孤對電子,可作為親核基攻擊碘甲烷的碳原子,進行 N-烷基化反應,將原結構的 N-H 轉換為 N-CH3 形成三級胺。
小題 (三)
寫出化合物 D 的結構。
思路引導 VIP
觀察反應 (II),起始物化合物 C 為含有氰基(-C≡N)的苯甲腈(Benzonitrile),試劑為酸性水溶液(H3O+)並伴隨加熱(heat)。考生應立刻聯想到有機化學中經典的「腈類水解反應(Hydrolysis of nitriles)」,在酸性加熱條件下,氰基會完全水解轉變為羧基(-COOH),藉此推導出產物結構。
小題 (四)
如何利用紅外線光譜儀(IR)辨別化合物 C 和 D 的不同。
思路引導 VIP
首先需由反應條件推導產物 D 的結構。苯甲腈 (C) 經酸性加熱水解會生成苯甲酸 (D)。接著分別列出腈基 (-C≡N) 與羧基 (-COOH) 在紅外線光譜 (IR) 中具高度鑑別力的官能基特徵吸收頻率(波數),並比較其吸收峰形狀特徵即可。
小題 (五)
寫出將化合物 C 以 LiAlH4還原後的產物。
思路引導 VIP
首先辨識化合物 C 為苯甲腈 (Benzonitrile),具有腈基 (-C≡N) 官能基。接著回想氫化鋁鋰 (LiAlH4) 為強還原劑的化學性質,它能將腈類的碳氮三鍵完全還原,最終生成對應的一級胺。