高考申論題
115年
[化學工程] 材料化學(包括有機化學、無機化學)
第 一 題
📖 題組：
一、某未知有機化合物之光譜資料如下： 紅外線（IR）光譜顯示： 約 1720 cm-1 有強吸收峰，約 2850 – 2960 cm-1 有 C – H 伸縮吸收，約 1050 – 1250 cm-1 有強吸收峰，且未見明顯寬廣 O – H 吸收峰。 核磁共振氫譜（1H NMR）顯示： 約（ 1.2）ppm 有 triplet，積分為 3H； 約（ 2.0）ppm 有 singlet，積分為 3H； 約（ 4.1）ppm 有 quartet，積分為 2H。 質譜（MS）顯示： 分子離子峰可觀察到，並有明顯碎片峰出現在與酯類裂解相關之區域。 請根據上述 IR、1H NMR 及 MS 資料，判斷此未知物可能具有何種官能基團，並建立其合理有機結構。請說明判斷依據及可能之碎裂特徵，並回答下列問題：
一、某未知有機化合物之光譜資料如下： 紅外線（IR）光譜顯示： 約 1720 cm-1 有強吸收峰，約 2850 – 2960 cm-1 有 C – H 伸縮吸收，約 1050 – 1250 cm-1 有強吸收峰，且未見明顯寬廣 O – H 吸收峰。 核磁共振氫譜（1H NMR）顯示： 約（ 1.2）ppm 有 triplet，積分為 3H； 約（ 2.0）ppm 有 singlet，積分為 3H； 約（ 4.1）ppm 有 quartet，積分為 2H。 質譜（MS）顯示： 分子離子峰可觀察到，並有明顯碎片峰出現在與酯類裂解相關之區域。 請根據上述 IR、1H NMR 及 MS 資料，判斷此未知物可能具有何種官能基團，並建立其合理有機結構。請說明判斷依據及可能之碎裂特徵，並回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
IR 官能基判斷。（6 分）
思路引導 VIP
看到本題要求判斷 IR 官能基，首先要回想各特徵吸收峰對應的化學鍵。接著，分析題目提供的三個關鍵數據：1720 cm-1 對應哪種不飽和鍵？2850-2960 cm-1 和 1050-1250 cm-1 又分別暗示了什麼結構？最後利用「未見明顯寬廣 O-H 吸收」這一線索，排除可能的干擾官能基，進而鎖定正確答案。
小題 (二)
1H NMR 化學位移、積分與裂分解析。（8 分）
思路引導 VIP
本題要求解析 1H NMR 資訊。看到不同的 chemical shift，要想質子所處的化學環境；看到積分值，要知道有幾個等效質子；看到裂分情形 (triplet, quartet, singlet)，要利用 n+1 裂分法則推斷相鄰碳上的質子數。將這三組數據分別對應到具體的烷基結構，並結合上一題的「酯基」線索進行驗證。
小題 (三)
MS 資料與碎片判斷。（4 分）
思路引導 VIP
面對 MS 資料，首先要關注分子離子峰與特徵裂解。題目提示有「與酯類裂解相關之區域」，這暗示了什麼常見的質譜裂解機制？思考酯類（特別是前兩題推導出的乙酸乙酯）在質譜儀中會發生何種 α-cleavage 或重排，會產生哪些具代表性 m/z 值的碎片離子。
小題 (四)
合理結構建立與整合說明。（7 分）
思路引導 VIP
這是光譜解析的最後一步。將前面三個子題推導出的碎片（酯基、乙醯基、乙氧基）像拼圖一樣組合起來。敘述時，要總結 IR 提供的主體架構，NMR 提供的具體碳氫連接方式，以及 MS 提供的分子量與裂解驗證，最終給出正確的化學名稱與結構式。