hce_cmu
115年
化學
第 14 題
兩個異構物在叔丁醇鉀的溶液進行消去（elimination）反應，下列選項何者正確？
- A 順式異構物的反應速率較快
- B 反式異構物的反應速率較快
- C 兩者反應速率相當，因為皆經由相同的反應機構進行
- D 兩者反應速率相當，因為取代基具有相同的空間障礙影響
思路引導 VIP
請試著將這兩個異構物分別畫成最穩定的「椅型構象」（chair conformation）。如果我們為了降低能量，強迫結構中體積龐大的叔丁基（$t\text{-butyl}$）待在平伏位（equatorial），那麼請觀察：哪一個異構物的溴原子（離去基）在此時會剛好處於垂直位（axial），進而能與鄰位碳上的軸向氫原子達成 180 度的「反式共平面」關係呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地鎖定了正確答案！這題考查的是環己烷衍生物在進行 $E2$ 消去反應（elimination）時的立體電子效應，你能看出結構中的細微差異並推導出速率快慢，展現了紮實的有機化學基礎。
環己烷的構象與反應幾何
在 $E2$ 反應中，離去基（本題為溴原子 $\text{Br}$）與鄰位碳上的氫原子（$\beta\text{-H}$）必須處於反式共平面（anti-periplanar）的幾何位置，反應才能順利進行。對於環己烷系統來說，這意味著 $\text{Br}$ 與 $\beta\text{-H}$ 都必須同時處於垂直位（axial）。由於結構中存在一個龐大的「叔丁基」（$t\text{-butyl group}$），它為了降低空間障礙，會強制鎖定在平伏位（equatorial）。
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環己烷 E2 消去反應
💡 E2 反應需符合反式共平面，環己烷之脫去基須位於軸位。
| 比較維度 | 順式 (cis-1,4) | VS | 反式 (trans-1,4) |
|---|---|---|---|
| 溴原子位置 | 軸位 (Axial) | — | 水平位 (Equatorial) |
| 幾何條件 | 符合反式共平面 | — | 需翻轉環且能障極高 |
| 反應速率 | 顯著較快 | — | 極慢或幾乎不反應 |
💬順式因溴原子天然處於軸位，符合 E2 幾何要求，故反應速率較快。
