第 一 題
請寫出下列反應的主要產物(表示正確的立體化學,每小題 5 分,共 50 分) (一) 3-nitrophthalic acid + H2N-NH2 (二) Hexan-2-ol derivative + ZnCl2, HCl (三) 4-methylacetophenone + (1)過量I2, NaOH(水溶液) (2) H3O+ (四) 1-allyl-2-methylbenzene ether derivative heated to 160°C (五) (E)-hept-4-en-3-one + nBu2CuLi; H2O (六) (E)-1-(4-methoxyphenyl)propene + Zn/Cu, CH2I2 (七) Trans-decalin derivative + Et3N, SOCl2 (八) 3-methylcyclohex-2-enone + iPr2CuLi; H2O (九) Cyclohexanone + Phenylhydrazine + 催化量 H2SO4 (十) Isoprene + Maleic anhydride + Toluene, 加熱
小題 (一)
思路引導 VIP
- 辨識反應物:3-nitrophthalic acid 具有兩個鄰位羧基,與聯胺 (Hydrazine, H2N-NH2) 這個雙親核試劑反應。
- 反應類型:在加熱條件下發生雙重親核醯基取代 (脫水縮合),形成穩定的六元環狀醯肼 (cyclic hydrazide)。
小題 (二)
思路引導 VIP
看到二級醇與 ZnCl2/HCl (Lucas 試劑) 反應,應立刻想到這是將醇轉換為氯代烷的親核取代反應。二級醇主要經由 SN1 機制進行,需考慮碳陽離子中間體是否重排,此題無更穩定的重排可能,故直接將 -OH 取代為 -Cl 即可。
小題 (三)
思路引導 VIP
觀察反應物包含「甲基酮」結構,且反應條件為過量鹵素與鹼 (I2, NaOH),接著進行酸化,應立即聯想到「鹵仿反應(Haloform reaction/碘仿反應)」。此反應會將甲基酮的甲基斷裂生成碘仿,原酮基碳則轉化為羧酸。
小題 (四)
思路引導 VIP
觀察反應物為烯丙基芳基醚(allyl aryl ether)且反應條件為高溫(160°C),應立即聯想到經典的 Claisen 重排反應([3,3]-σ遷移反應)。接著檢查苯環上的取代基位置,發現一個鄰位與對位已被甲基佔據,烯丙基將透過六元環過渡態遷移至另一個未被取代的鄰位,最後經由互變異構恢復芳香性。
小題 (五)
思路引導 VIP
看到 Gilman 試劑(R2CuLi)與 α,β-不飽和羰基化合物,應立即聯想到 1,4-共軛加成(Michael addition)。將正丁基(nBu)加成至 β-碳上,並注意加成後最長碳鏈的改變及立體化學(產生外消旋混合物)。
小題 (六)
思路引導 VIP
看到 Zn/Cu 與 CH2I2,應立刻聯想到 Simmons-Smith 反應。此反應會產生類碳烯 (carbenoid) 中間體,對雙鍵進行立體專一性的順式加成 (syn addition),生成環丙烷,且完全保留起始物 (E)-烯烴的立體化學特徵。
小題 (七)
思路引導 VIP
看到二級醇與亞硫醯氯(SOCl2)及胺類鹼(Et3N 或 pyridine)的組合,應立刻聯想到醇轉換為烷基氯化物的反應。加入鹼的作用是捕捉生成的 HCl 並釋放親核性 Cl⁻,促使反應走 SN2 機制,這意味著該手性中心會發生立體構型的翻轉(Inversion of configuration)。
小題 (八)
思路引導 VIP
看到 α,β-不飽和酮與 Gilman 試劑 (R2CuLi) 的組合,應立即聯想到「1,4-共軛加成反應」。Gilman 試劑作為軟親核劑,會優先攻擊立體障礙較小的 β-碳,最後加水質子化得到烷基取代的飽和酮。
小題 (九)
思路引導 VIP
觀察圖片中的反應物為酮類 (α-tetralone) 與二級胺 (pyrrolidine) 及酸催化劑,這是一典型的烯胺 (Enamine) 形成反應。需特別注意酮的 α-碳位置,因為一側為苯環無 α-氫,脫水後雙鍵必然形成在另一側具有 α-氫的碳原子方向上。
小題 (十)
思路引導 VIP
看到共軛二烯(Diene)與親雙烯體(Dienophile)在加熱條件下反應,應立刻聯想到 Diels-Alder [4+2] 環加成反應。解題關鍵在於辨識參與反應的真實結構,並確認親雙烯體(Maleic anhydride)的順式(cis)立體化學會專一性地保留在產物中。
| 比較維度 | 1,2-加成 (Direct Addition) | VS | 1,4-加成 (Conjugate Addition) |
|---|---|---|---|
| 典型試劑 | RMgX (Grignard), RLi | — | R2CuLi (Gilman) |
| 進攻位置 | 羰基碳 (Carbonyl Carbon) | — | β-碳 (Beta Carbon) |
| 反應產物 | 烯丙醇類 | — | 飽和酮類 (經烯醇式) |