普考-化學工程有機化學概要107 年第 14 題單選題
下列反應的主要產物為何?(CF3COOH進行Baeyer-Villiger氧化)
A內酯產物1
B羥基酮產物
C內酯產物2正確答案
D過氧化合物
C正確答案
Baeyer-Villiger氧化:過氧酸將酮氧化為酯,遷移基依優先順序(烷基>H)決定,較大烷基優先遷移到氧旁。
為什麼答案是 C
圖中(C)為異丙氧基接正丁基羰基的酯(isopropyl butanoate),即正丁醯基-異丙酯。起始物羰基左側為正丁基(伯/仲烷鏈較長),右側為異丙基(仲碳);B-V遷移優先順序仲烷基>伯烷基,此處異丙基(2°碳直接連羰基)遷移能力>正丁基(1°碳連羰基),遷移後O插入異丙基與羰基之間,生成正丁酸異丙酯,即選項C。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 Baeyer-Villiger氧化:過氧酸將酮氧化為酯,遷移基依優先順序(烷基>H)決定,較大烷基優先遷移到氧旁。
圖中起始物為2-甲基-3-己酮(羰基兩側:異丙基 vs 正丁基),B-V氧化遷移能力:仲碳基>伯碳基,正丁基鏈遷移→生成正丁基酯,答案選C。
逐選項分析
A✕ 陷阱
圖中(A)為正丁氧基接異丙基羰基的酯(n-butyl isobutyrate),此為較小的異丙基遷移的產物。B-V氧化中,遷移優先順序為仲烷基>伯烷基,正丁基(仲-C端)遷移能力優先,故A不是主要產物。
B✕
圖中(B)為異丁酸(isobutyric acid/2-methylpropanoic acid),此為酮水解產物,不是B-V氧化主產物;B-V氧化不生成羧酸。
C✓ 正確
圖中(C)為異丙氧基接正丁基羰基的酯(isopropyl butanoate),即正丁醯基-異丙酯。起始物羰基左側為正丁基(伯/仲烷鏈較長),右側為異丙基(仲碳);B-V遷移優先順序仲烷基>伯烷基,此處異丙基(2°碳直接連羰基)遷移能力>正丁基(1°碳連羰基),遷移後O插入異丙基與羰基之間,生成正丁酸異丙酯,即選項C。
D✕
圖中(D)為環氧過氧化物結構(O-O鍵保留),此為過氧化合物,不是B-V氧化產物;B-V機制中過氧酸進攻羰基後重排,O-O鍵斷裂,不會保留在產物中。
Baeyer-Villiger氧化遷移基優先順序
| 遷移基類型 | 相對遷移能力 | 說明 |
|---|
| 三級烷基 (3°) | 最高 | 最穩定碳正離子型過渡態 |
| 二級烷基 (2°) | 高 | 異丙基、環己基等 |
| 一級烷基 (1°) | 中 | 正丁基、乙基等 |
| 苯基 (Ph) | 高(介於2°~3°) | 共振穩定 |
| 甲基 | 低 | |
| 氫 (H) | 最低 | 醛→酸的情況 |
本題最大陷阱:選項A和C都是正確的酯類產物,差別在於「哪個基團遷移」。考生容易直覺選「較大基團」或「較小基團」而搞反。正確原則是:仲碳(2°)直接連羰基者遷移優先於伯碳(1°),本題異丙基為2°連羰基,優先遷移,O插在異丙基與羰基之間,生成正丁酸異丙酯(C)。