地方政府公務人員四等-化學工程類科有機化學概要110 年第 12 題單選題
甲苯進行溴化反應形成對溴甲苯的反應機制(mechanism)中,下列那一個結構不屬中間產物的共振結構?
A正確答案
甲苯對位溴化之 sigma complex 中間體,正電荷僅分布於溴攻擊點之鄰位與對位(含甲基碳),間位碳不會帶正電,且 sp3 碳(連 Br,H)不能有雙鍵。
為什麼答案是 A
此結構有兩大錯誤:1. 正電荷位於溴攻擊點的間位,EAS 機制中正電荷不會出現在間位。2. 連接 Br 與 H 的碳已為 sp3 混成,圖中卻畫成雙鍵的一部分,違反化學鍵結規則。故不屬共振結構。
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完整詳解
Pro · 無限重點 甲苯對位溴化之 sigma complex 中間體,正電荷僅分布於溴攻擊點之鄰位與對位(含甲基碳),間位碳不會帶正電,且 sp3 碳(連 Br,H)不能有雙鍵。
秒殺技巧:找正電荷位置!攻擊點(連 Br,H 的碳)的「間位」碳帶正電,或 sp3 碳畫了雙鍵,即為非共振結構。
逐選項分析
A✓ 正確
此結構有兩大錯誤:1. 正電荷位於溴攻擊點的間位,EAS 機制中正電荷不會出現在間位。2. 連接 Br 與 H 的碳已為 sp3 混成,圖中卻畫成雙鍵的一部分,違反化學鍵結規則。故不屬共振結構。
B✕
正電荷位於甲基碳(即溴攻擊點的對位)。甲基可透過超共軛效應(hyperconjugation)穩定正電荷,這是對位取代反應中非常重要且穩定的共振貢獻結構。
C✕
正電荷位於溴攻擊點的鄰位(左側碳)。這是親電芳香取代反應中 sigma complex(Wheland intermediate)標準的共振結構之一,電子離域至鄰位。
D✕
正電荷位於溴攻擊點的另一個鄰位(右側碳)。與選項 C 對稱,同屬標準的共振結構,顯示正電荷在環上的離域情況。
甲苯對位溴化 Sigma Complex 共振結構
| 正電荷位置 | 相對攻擊點位置 | 穩定性/備註 |
|---|
| 甲基碳 (C1) | 對位 | 最穩定,甲基超共軛穩定正電荷 |
| 左下碳 (C3/C5) | 鄰位 | 標準共振結構 |
| 右下碳 (C5/C3) | 鄰位 | 標準共振結構 |
| 左上/右上碳 (C2/C6) | 間位 | ❌ 不會出現,非共振結構 |
考選部最愛考「間位 vs 鄰/對位」的視覺陷阱。學生常只記得正電荷會移動,卻沒注意相對位置。切記:親電攻擊點的間位碳永遠不會帶正電,且已連兩個取代基(Br, H)的 sp3 碳絕對不能有雙鍵。