專技高考-藥師(一)藥物分析與生藥學(含中藥學)109 年第 24 題單選題
Acetylacetone(CH3COCH2COCH3)之氫核磁共振譜中,最可能會出現幾個訊號峰?
B正確答案
本題以理想酮式對稱結構為解題前提:Acetylacetone (CH3COCH2COCH3) 在酮式下只有2種化學環境的氫(兩端等價CH3、中間CH2),故最可能出現2個訊號峰,選B。
為什麼答案是 B
依題目給定的酮式結構CH3COCH2COCH3,分子具左右對稱:兩端兩個甲基(6H)互為對稱等價→合併為1個峰;中間CH2(2H)為另一獨立環境→1個峰,共2個訊號峰,為正解。注意:本題以單一酮式構型為前提作答。
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完整詳解
Pro · 無限重點 本題以理想酮式對稱結構為解題前提:Acetylacetone (CH3COCH2COCH3) 在酮式下只有2種化學環境的氫(兩端等價CH3、中間CH2),故最可能出現2個訊號峰,選B。
解題三步驟:①先確認題目給的是酮式結構(CH3COCH2COCH3,非烯醇式);②畫出結構找對稱軸,把對稱等價的氫合併成同族群;③數出化學環境不同的族群數=訊號峰數。本題對稱結構→兩端CH3等價(1族群)+中間CH2(1族群)=2個峰。
逐選項分析
A✕
1個訊號峰代表全分子所有氫化學環境完全相同。酮式中甲基氫(δ約2.2)與中間亞甲基CH2氫(δ約3.6)化學環境明顯不同,至少2族群,不可能只有1個峰,故錯。
B✓ 正確
依題目給定的酮式結構CH3COCH2COCH3,分子具左右對稱:兩端兩個甲基(6H)互為對稱等價→合併為1個峰;中間CH2(2H)為另一獨立環境→1個峰,共2個訊號峰,為正解。注意:本題以單一酮式構型為前提作答。
C✕ 陷阱
此選項對應「烯醇式」分析。實務上acetylacetone在溶液中確以烯醇式為主(約80-90%),烯醇式CH3-C(OH)=CH-CO-CH3因失去對稱性,會出現烯醇OH、乙烯基=CH、甲基等多組訊號(實測常見3個以上峰)。但本題題幹明確以酮式對稱結構(CH3COCH2COCH3)書寫,且考試標準答案採理想酮式單一構型計算,故正解為2而非3。考生需依題目給定構型作答,這是命題與真實光譜的差異所在。
D✕
8為氫原子總數(2個CH3共6H + CH2共2H = 8H)。但1H-NMR訊號峰數看的是「化學環境不同的氫族群數」而非氫原子總數,對稱等價氫會合併,故混淆兩概念而錯誤。
Acetylacetone酮式 vs 烯醇式氫環境對照
| 構型 | 氫族群與化學環境 | 訊號峰數 | 本題判讀 |
|---|
| 酮式 CH3COCH2COCH3 | 對稱:兩端CH3(6H)+中間CH2(2H) | 2個 | 題目給定構型→正解 |
| 烯醇式 CH3C(OH)=CHCOCH3 | OH+=CH+兩種CH3,失對稱 | 3個以上 | 實務主要存在型,非本題前提 |
| 氫原子總數 | 全部H加總(不分環境) | —(8H) | 易混淆陷阱 |
本題有兩層陷阱:①把氫原子總數(8)誤當訊號峰數(選D);②忽略構型前提。考試標準答案以題目書寫的酮式對稱結構(CH3COCH2COCH3)計算得2個峰(選B)。但需注意:真實溶液中acetylacetone以烯醇式為主,實測NMR會出現更多峰(對應選項C的概念)。答題時應緊扣題目給定的構型,本題既以酮式書寫即依酮式對稱分析,得2個峰。