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調查局三等申論題 115年 [化學鑑識組] 有機化學

第 一 題

📖 題組:
二、請寫出下列反應的主要產物:(請表示正確的立體化學,每小題 4 分,共 60 分) (一) 反應式 1 (二) 反應式 2 (三) 反應式 3 (四) 反應式 4 (五) 反應式 5 (六) 反應式 6 (七) 反應式 7 (八) 反應式 8 (九) 反應式 9 (十) 反應式 10 (十一) 反應式 11 (十二) 反應式 12 (十三) 反應式 13 (十四) 反應式 14 (十五) 反應式 15
📝 此題為申論題,共 10 小題

小題 (一)

反應式 1
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這是烯類與 HBr 的反應。這是親電加成反應嗎?是否遵循馬可尼可夫法則 (Markovnikov's rule)?碳陽離子中間體在哪個碳上最穩定?產物的立體化學需要考慮嗎?

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【爭點分析】 烯類與鹵化氫 (HX) 的親電加成反應、馬可尼可夫法則。 【參考擬答】

小題 (二)

反應式 2
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這是烯類的硼氫化-氧化反應 (Hydroboration-oxidation)。這個反應的區域選擇性(Regioselectivity)為何?是反馬可尼可夫加成嗎?立體化學 (Stereochemistry) 是順向加成 (syn addition) 還是反向加成 (anti addition)?

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【爭點分析】 硼氫化-氧化反應的反馬氏加成與順向加成特性。 【參考擬答】

小題 (三)

反應式 3
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氯仿 (CHCl3) 在強鹼 (KOH) 存在下會生成什麼高活性中間體?(提示:二氯卡賓 Dichlorocarbene)。卡賓與烯類會發生什麼反應?立體化學上是保留原烯類的幾何構型嗎?

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【爭點分析】 二氯卡賓的生成及其與烯類的環加成反應。 【參考擬答】

小題 (四)

反應式 4
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這是臭氧分解反應 (Ozonolysis),並使用了還原性後處理 (Zn, H3O+ 或 Dichloromethane 中)。這會將雙鍵完全切斷。環己烯衍生物被切斷後會形成什麼官能基?這是一個開環反應嗎?產物的兩端各是什麼基團?

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【爭點分析】 烯類的臭氧分解與還原性後處理 (Reductive workup)。 【參考擬答】

小題 (五)

反應式 5
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反應物包含一個一級醇的甲苯磺酸酯 (Tosylate, OTs),這是一個極佳的離去基 (Leaving group)。試劑是 NaCN,氰離子 (CN-) 是一個良好的親核試劑。這會發生 SN1 還是 SN2 反應?因為是一級碳,SN2 反應較有利。注意這裡是否有立體中心的翻轉?(一級碳沒有立體中心,但需確認是否有其他影響)

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【爭點分析】 一級碳上的 SN2 親核取代反應。 【參考擬答】

小題 (六)

反應式 6
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這是一個環己烷衍生物,有一個氯離去基。使用的是 t-BuOK (KOC(CH3)3),這是一種大體積的強鹼 (Bulky base)。這會促使消除反應 (E2) 發生。在環己烷中進行 E2,離去基和β-氫必須處於什麼相對位置?(反式共平面,anti-periplanar)。大體積鹼傾向於奪取立體阻礙較小還是較大的氫?(霍夫曼產物 Hofmann product)。

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【爭點分析】 環己烷系統中的 E2 脫去反應、立體化學限制 (Anti-periplanar) 與大體積鹼的區域選擇性。 【參考擬答】

小題 (七)

反應式 7
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這是環戊二烯 (Cyclopentadiene) 與順丁烯二酸酐 (Maleic anhydride) 的反應。這是什麼經典的環加成反應?(Diels-Alder reaction)。環戊二烯是雙烯體 (Diene),順丁烯二酸酐是親雙烯體 (Dienophile)。此反應的立體化學特性為何?(內型/外型規則 endo/exo rule),通常哪一種是主要產物?

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【爭點分析】 Diels-Alder 反應及其 Endo 規則。 【參考擬答】

小題 (八)

反應式 8
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這是苯環與 1-chlorobutane 在 AlCl3 存在下的反應。這是 Friedel-Crafts 烷基化反應 (Alkylation)。在此反應中,一級鹵代烷會形成錯合物或碳陽離子,會不會發生碳陽離子重排 (Carbocation rearrangement)?一級碳陽離子重排成什麼會更穩定?

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【爭點分析】 Friedel-Crafts 烷基化反應及碳陽離子重排。 【參考擬答】

小題 (九)

反應式 9
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這是苯甲醛 (Benzaldehyde) 的硝化反應 (Nitration)。使用的是 HNO3/H2SO4 混酸。醛基 (-CHO) 是活化基還是去活化基?是鄰對位導向基還是間位導向基 (meta-directing)?

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【爭點分析】 親電芳香取代反應中的導向效應(去活化基團的間位導向)。 【參考擬答】

小題 (十)

反應式 10
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這是一個 α,β-不飽和羰基化合物與 (CH3)2CuLi (Gilman reagent) 的反應。Gilman 試劑是有機銅試劑,對於 α,β-不飽和酮會進行 1,2-加成還是 1,4-加成 (共軛加成 Conjugate addition)?這與格氏試劑 (Grignard reagent) 有何不同?

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【爭點分析】 有機銅試劑 (Gilman reagent) 對 α,β-不飽和羰基化合物的 1,4-共軛加成。 【參考擬答】

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