普考-化學工程有機化學概要112 年第 7 題單選題
下列那種化合物與氫溴酸(HBr)反應最快?
A反式-2-丁烯
B2-丁炔
C順式-2-丁烯
D1,3-丁二烯正確答案
D正確答案
1,3-丁二烯與 HBr 反應最快,因共軛二烯形成的烯丙基陽離子有共振穩定化。
為什麼答案是 D
1,3-丁二烯為共軛二烯,與 HBr 加成時產生烯丙基(allylic)陽離子,可藉由共振分散正電荷,過渡態能量最低,故反應最快。
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完整詳解
Pro · 無限重點 1,3-丁二烯與 HBr 反應最快,因共軛二烯形成的烯丙基陽離子有共振穩定化。
看到「與 HBr 反應最快」→ 找能形成最穩定碳陽離子的結構 → 共軛二烯 (烯丙基陽離子共振穩定) 勝出。
逐選項分析
A✕
反式-2-丁烯為單一雙鍵,HBr 加成後形成二級碳陽離子,無共振穩定化,反應速率中等。
B✕ 陷阱
炔類與 HBr 加成較烯類「慢」,因 sp 混成碳的 π 電子較緊密、對親電子試劑反應性較低,且加成產生的乙烯基陽離子不穩定。
C✕
順式-2-丁烯雖比反式略不穩定(反應性稍高),但仍僅為單烯,中間體為一般二級碳陽離子,速率不及共軛二烯。
D✓ 正確
1,3-丁二烯為共軛二烯,與 HBr 加成時產生烯丙基(allylic)陽離子,可藉由共振分散正電荷,過渡態能量最低,故反應最快。
不飽和烴與 HBr 親電子加成速率比較
| 類型 | 中間體 | 穩定性 | 反應速率 |
|---|
| 共軛二烯 (1,3-丁二烯) | 烯丙基陽離子 | 共振穩定(高) | 最快 ⭐ |
| 順式烯 (cis-2-丁烯) | 二級碳陽離子 | 中等 | 中 |
| 反式烯 (trans-2-丁烯) | 二級碳陽離子 | 中等(起始物更穩) | 中偏慢 |
| 炔 (2-丁炔) | 乙烯基陽離子 | 不穩定 | 最慢 |
許多考生直覺認為「炔有兩個 π 鍵,應該比烯更活潑」而誤選 B。實際上三鍵碳為 sp 混成,電子雲較緊密且中間體乙烯基陽離子極不穩定,反而比烯類「慢」。共軛二烯才是最快。