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調查局三等申論題 114年 [化學鑑識組] 有機化學

第 三 題

某化合物 X 經元素分析得分子式 C9H10O2,測化合物 X 的光譜分析數據如下,請依其光譜數據解出該化合物的化學結構(10 分)
1H-NMR: δ 2.4 (3H, s), 3.9 (3H, s), 7.2 (2H, m), 7.9 (2H, m)
13C-NMR: δ 21, 52, 126, 128, 129, 142, 168
IR (cm-1): 1280, 1720, 3025
MS: m/z 150 (M+), 119 (base)
📝 此題為申論題

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  1. 先計算不飽和度(IHD)確認雙鍵或環的數量(此題IHD=5,強烈暗示含有苯環與一個羰基)。
  2. 由 IR 的 1720 cm⁻¹ 確認酯基的存在;1H-NMR 的 7.2 與 7.9 ppm 確定為對位雙取代苯環(AA'BB' 系統)。
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【解題思路】利用不飽和度(IHD)評估分子基本骨架,輔以 IR 判定官能基,再依據 1H-NMR 與 13C-NMR 拼湊局部片段與取代基位置,最後由 MS 斷裂模式確認整體結構。 【詳解】 已知:分子式為 C9H10O2。

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📝 有機光譜綜合鑑定
💡 整合四種光譜數據(IHD/IR/NMR/MS)推導未知分子結構。

🔗 結構鑑定標準解題流程

  1. 1 Step 1: IHD 計算 — 由分子式計算不飽和度,初步劃定環與雙鍵數量範圍。
  2. 2 Step 2: IR 定官能基 — 透過特徵吸收峰,判別是否含有羰基、羥基或芳香環。
  3. 3 Step 3: NMR 拼片段 — 依據氫原子環境與碳對稱性,拼湊出分子局部子結構。
  4. 4 Step 4: MS 定結構 — 分析碎片離子(如基峰),從斷裂位置驗證最終異構物。
🔄 延伸學習:延伸學習:進一步熟悉 2D-NMR(如 COSY, HSQC)處理複雜多肽結構。
🧠 記憶技巧:一度(IHD)、二官(IR)、三核磁(NMR)、四質譜(MS)
⚠️ 常見陷阱:答題時容易遺漏 13C-NMR 對稱性分析,導致無法精確判斷苯環取代位置(鄰、間、對位)。
不飽和度公式應用 化學位移遮蔽效應 質譜裂解規則 (McLafferty Rearrangement)

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