普考-化學工程有機化學概要112 年第 20 題單選題
下列反應的主要產物為何者?
D正確答案
Diels-Alder反應具立體專一性,反式親雙烯體必生成反式產物,且強拉電子基(-NO2)優先佔據endo位置。
為什麼答案是 D
產物為[4+2]橋環,且-NO2朝下(endo)、-CO2Et朝上(exo),兩者呈反式關係,完美符合立體專一性與內型(endo)規則。
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完整詳解
Pro · 無限重點 Diels-Alder反應具立體專一性,反式親雙烯體必生成反式產物,且強拉電子基(-NO2)優先佔據endo位置。
觀察起始物雙鍵為反式(trans),產物取代基必維持反式(一上一下)。選項中僅(D)的-NO2朝下、-CO2Et朝上為反式結構,可直接秒殺。
逐選項分析
A✕
圖示為[2+2]環加成產物,但在給定條件下,呋喃與親雙烯體主要進行[4+2] Diels-Alder反應,應形成橋環化合物。
B✕ 陷阱
圖示產物中-NO2與-CO2Et位於橋環的同側(順式關係),違反了Diels-Alder反應的立體專一性(起始物為反式)。
C✕ 陷阱
圖示產物中-NO2與-CO2Et的鍵皆朝下方(皆為endo位置),兩者為順式關係,與起始物的反式結構矛盾。
D✓ 正確
產物為[4+2]橋環,且-NO2朝下(endo)、-CO2Et朝上(exo),兩者呈反式關係,完美符合立體專一性與內型(endo)規則。
Diels-Alder 反應之立體化學原則
| 原則名稱 | 核心概念 | 本題應用 |
|---|
| 立體專一性 (Stereospecificity) | 親雙烯體(dienophile)的立體結構在產物中保持不變 | 起始物為反式烯烴,產物中-NO2與-CO2Et必為反式 |
| 內型規則 (Endo rule) | 具拉電子基團傾向於過渡態中與二烯的π系統重疊,形成內型(endo)產物 | -NO2拉電子能力較強,優先佔據endo位置(立體圖中朝下) |
考生常死背『Diels-Alder反應會生成endo產物』,卻忽略了前提是『立體專一性優先』。本題起始物是反式雙鍵,不可能兩個取代基同時在endo位置(那會變成順式),必須一上一下(反式),再由拉電子能力較強的基團佔據endo位。