普考-化學工程有機化學概要106 年第 19 題單選題
毒扁豆鹼(physostigmine)為一種生物鹼使用於青光眼治療,指出結構式中鹼性最大與最小的原子:
A(3)號原子鹼性最大;(1)號原子鹼性最小
B(4)號原子鹼性最大;(1)號原子鹼性最小正確答案
C(4)號原子鹼性最大;(3)號原子鹼性最小
D(3)號原子鹼性最大;(2)號原子鹼性最小
B正確答案
毒扁豆鹼4個氮原子鹼性比較:(4)烷基胺最強 > (3)芳香N-CH₃次之 > (1)醯胺NH最弱,答案選B
為什麼答案是 B
(4)號為五員環上脂肪族N-CH₃,孤對電子不參與共振,鹼性最大;(1)號N-H直接連接羰基C=O(醯胺),孤對電子大量共振於C=O,鹼性最小。完全正確
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完整詳解
Pro · 無限重點 毒扁豆鹼4個氮原子鹼性比較:(4)烷基胺最強 > (3)芳香N-CH₃次之 > (1)醯胺NH最弱,答案選B
孤對電子能否自由供出=鹼性強弱關鍵。醯胺N(1)共振拉走電子→鹼性最弱;純烷基胺N(4)無共振消耗→鹼性最強
逐選項分析
A✕ 陷阱
(3)為吲哚環上的芳香族N-CH₃,孤對電子參與芳香共振,鹼性弱於(4)的脂肪族N-CH₃;(1)確實最弱,但最強者搞錯了
B✓ 正確
(4)號為五員環上脂肪族N-CH₃,孤對電子不參與共振,鹼性最大;(1)號N-H直接連接羰基C=O(醯胺),孤對電子大量共振於C=O,鹼性最小。完全正確
C✕
(4)最大判斷正確,但(3)為吲哚型芳香N,鹼性雖弱卻仍強於醯胺N(1);(1)才是鹼性最小,選(3)最小是錯的
D✕
(3)最大已錯(脂肪族N(4)比芳香族N(3)更強);(2)為羰基C=O上的氧,雖能作鹼但此題討論N原子鹼性,且(1)醯胺N才是最弱
毒扁豆鹼四個氮/氧位點鹼性排序
| 編號 | 結構特徵 | 孤對電子狀態 | 鹼性強弱 |
|---|
| (4) | 五員環脂肪族 N-CH₃ | 自由,不共振 | 最強 ★★★★ |
| (3) | 吲哚型芳香族 N-CH₃ | 參與芳香環共振,部分消耗 | 次強 ★★★ |
| (2) | 羰基 C=O 的氧(酯基) | 孤對電子受C=O共振影響 | 弱 ★★ |
| (1) | 醯胺 N-H(N-C=O) | 孤對電子強烈共振至C=O,幾乎無法供出 | 最弱 ★ |
常見陷阱:看到結構裡有多個N就以為芳香環N(3)比較「穩定」所以鹼性更強,其實恰好相反——孤對電子越穩定(被共振吸走)代表越不容易給出質子,鹼性反而更弱。脂肪族N(4)孤對電子最「活躍」所以鹼性最強。