普考-化學工程有機化學概要104 年第 16 題單選題
下列何者為酸度最強之苯甲酸衍生物?
D正確答案
苯甲酸衍生物酸度取決於對位取代基的吸電子能力,吸電子基越強越能穩定共軛鹼,酸性越強。NO₂ 為最強吸電子基,故對硝基苯甲酸酸性最強。
為什麼答案是 D
對硝基苯甲酸,NO₂ 為最強吸電子基(σp ≈ +0.78),同時具備強誘導效應(-I)與強共振效應(-M),最能穩定苯甲酸根負電荷,酸性最強。
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完整詳解
Pro · 無限重點 苯甲酸衍生物酸度取決於對位取代基的吸電子能力,吸電子基越強越能穩定共軛鹼,酸性越強。NO₂ 為最強吸電子基,故對硝基苯甲酸酸性最強。
記 Hammett σp 值排序:NO₂(+0.78) > CN(+0.66) > CONH₂(+0.36) > Cl(+0.23)。吸電子基越強,酸性越強,秒選 D。
逐選項分析
A✕
對氰基苯甲酸,CN 為強吸電子基(σp ≈ +0.66),透過誘導效應與共振效應吸電子,酸性僅次於硝基取代物,排第二。
B✕ 陷阱
對氯苯甲酸,Cl 雖有吸電子誘導效應(-I),但同時有給電子共振效應(+M),兩者抵消後淨吸電子能力最弱(σp ≈ +0.23),酸性最弱。
C✕
對胺甲醯基苯甲酸,CONH₂ 為中等吸電子基(σp ≈ +0.36),吸電子能力介於 CN 與 Cl 之間,酸性排第三。
D✓ 正確
對硝基苯甲酸,NO₂ 為最強吸電子基(σp ≈ +0.78),同時具備強誘導效應(-I)與強共振效應(-M),最能穩定苯甲酸根負電荷,酸性最強。
對位取代苯甲酸酸度比較
| 取代基 | Hammett σp | 吸電子機制 | 酸性排序 |
|---|
| -NO₂ | +0.78 | -I、-M(最強) | 1(最強) |
| -CN | +0.66 | -I、-M | 2 |
| -CONH₂ | +0.36 | -I、-M(較弱) | 3 |
| -Cl | +0.23 | -I > +M(淨弱吸電子) | 4(最弱) |
考生易誤認 Cl 為強吸電子基(因電負度高),但 Cl 同時具有給電子共振效應(+M),對位取代時共振效應會部分抵消誘導效應,淨吸電子能力反而最弱。NO₂ 才是同時具備 -I 與 -M 的最強吸電子基。