身障特考四等考試-化學工程有機化學概要110 年第 8 題單選題
請將下列三種含氮化合物 A-C 依其鹼性(basicity)由小至大排列:
AB < A < C
BA < C < B正確答案
CC < A < B
DA < B < C
B正確答案
判斷含氮化合物鹼性,關鍵在於氮上孤對電子的可用性。參與芳香共軛最弱,sp2混成次之,sp3混成最強。
為什麼答案是 B
A(吡咯)孤對電子參與芳香性最弱;C(吡啶)孤對電子在sp2軌域,鹼性居中;B(吡咯烷)孤對電子在sp3軌域,鹼性最強。順序為 A < C < B。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 判斷含氮化合物鹼性,關鍵在於氮上孤對電子的可用性。參與芳香共軛最弱,sp2混成次之,sp3混成最強。
A的孤對電子參與芳香性,鹼性最弱;B是飽和胺(sp3混成),鹼性最強。直接選 A < C < B。
逐選項分析
A✕
B(吡咯烷)為飽和二級胺,氮上的孤對電子極易提供給質子,鹼性最強,不應排在最小。
B✓ 正確
A(吡咯)孤對電子參與芳香性最弱;C(吡啶)孤對電子在sp2軌域,鹼性居中;B(吡咯烷)孤對電子在sp3軌域,鹼性最強。順序為 A < C < B。
C✕ 陷阱
A(吡咯)的孤對電子為了維持芳香性(6π電子)無法提供給質子,其鹼性遠弱於C(吡啶)。
D✕
C(吡啶)的孤對電子在sp2軌域(s特徵33%),B(吡咯烷)在sp3軌域(s特徵25%)。s特徵越高,電子越靠近原子核,越難提供出去,故鹼性 C < B。
常見含氮雜環化合物鹼性比較
| 化合物 | 結構特徵 | 孤對電子所在軌域 | 鹼性強弱 |
|---|
| A: 吡咯 (Pyrrole) | 芳香環,孤對電子參與共軛 | p 軌域 | 最弱 (幾乎無鹼性) |
| C: 吡啶 (Pyridine) | 芳香環,孤對電子不參與共軛 | sp2 軌域 | 中等 |
| B: 吡咯烷 (Pyrrolidine) | 飽和脂肪環 | sp3 軌域 | 最強 |
考生常誤以為只要是芳香環上的氮,鹼性都一樣弱。必須分辨孤對電子是否為「維持芳香性所必需」。吡咯(Pyrrole)的孤對電子是芳香性的一部分,絕對不能動;吡啶(Pyridine)的孤對電子則向外突出,可以作為鹼使用。