地方政府公務人員四等-化學工程類科有機化學概要107 年第 25 題單選題
下列反應會得到那一個主要產物?
D正確答案
7-氧代庚醛在KOH鹼性條件下發生分子內羥醛縮合(intramolecular aldol condensation),醛的α-碳進攻酮羰基,環化脫水後形成含5員環的α,β-不飽和酮產物。
為什麼答案是 D
選項D為1-(環戊-2-烯-1-基)乙-1-酮,即環戊烯酮環上接一個乙醯甲基。底物為7-氧代庚醛:醛端α-碳(C2)在KOH作用下去質子化,攻擊同分子另一端的酮羰基(C7),形成5員環β-羥基醛中間體,再脫水得α,β-不飽和產物。計算:醛C1、α碳C2攻酮C7→形成C2–C7鍵→5員碳環,酮側剩甲基(乙醯基)懸掛環外,與圖示D完全吻合。
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完整詳解
Pro · 無限重點 7-氧代庚醛在KOH鹼性條件下發生分子內羥醛縮合(intramolecular aldol condensation),醛的α-碳進攻酮羰基,環化脫水後形成含5員環的α,β-不飽和酮產物。
底物同時含醛(-CHO)與酮(C=O),KOH促進分子內aldol;數碳原子:醛α碳攻酮羰基→形成5員環→脫水→環戊烯酮骨架接乙醯基,對應選項D。
逐選項分析
A✕ 陷阱
選項A為兩分子間的交叉aldol縮合產物,呈對稱結構(兩端各有酮,中間有α,β-不飽和醛),屬於分子間反應產物。但底物在鹼性條件下更傾向於分子內成環(熵有利),不會以分子間縮合為主要途徑。
B✕
選項B為一長鏈含兩個羰基(酮與醛)並有一個烯鍵的線性結構,非環化產物,且酮羰基位置有誤,不符合分子內羥醛縮合成環機制。
C✕ 陷阱
選項C為7員環烯酮(cyclohept-2-en-1-one),需醛α碳攻酮羰基形成7員環過渡態,熱力學上5員或6員環優先,7員環張力較大、不符合主要成環規則。
D✓ 正確
選項D為1-(環戊-2-烯-1-基)乙-1-酮,即環戊烯酮環上接一個乙醯甲基。底物為7-氧代庚醛:醛端α-碳(C2)在KOH作用下去質子化,攻擊同分子另一端的酮羰基(C7),形成5員環β-羥基醛中間體,再脫水得α,β-不飽和產物。計算:醛C1、α碳C2攻酮C7→形成C2–C7鍵→5員碳環,酮側剩甲基(乙醯基)懸掛環外,與圖示D完全吻合。
分子內Aldol縮合成環規則
| 成環大小 | α碳攻羰基位置 | 偏好程度 | 典型例子 |
|---|
| 5員環 | 1,6-二羰基(計α碳) | 最佳★★★ | 本題產物D |
| 6員環 | 1,7-二羰基(計α碳) | 良好★★★ | Robinson增環 |
| 7員環 | 1,8-二羰基(計α碳) | 不佳★ | 選項C(錯誤) |
| 分子間 | 兩分子反應 | 需高濃度 | 選項A(稀溶液不主要) |
最大陷阱在於選項A(分子間交叉aldol)看起來直觀,且選項C(7員環)容易被誤選——考生若從酮的α碳計算成環數目,而非從醛的α碳出發,會錯算為7員環(C)。關鍵:醛α碳親核性更強(pKa較低),優先去質子化攻酮羰基,從醛端數5個原子成環。