普考-化學工程有機化學概要106 年第 12 題單選題
縮酮的水解可分為兩階段如下反應式,反應 I 和反應 II 的催化條件為何?
A反應 I 只能用酸催化,但反應 II 可用酸或鹼催化進行正確答案
B反應 I 可用酸或鹼催化,但反應 II 只能用酸催化進行
C反應 I 和反應 II 皆只能用酸催化進行
D反應 I 和反應 II 皆可用酸或鹼催化進行
A正確答案
縮酮對鹼極為穩定,水解成半縮酮(反應I)僅能由酸催化;半縮酮分解成酮(反應II)則因具備游離羥基,酸鹼皆可催化。
為什麼答案是 A
反應I為縮酮水解,因縮酮缺乏可供去質子化的酸性氫,對鹼穩定,故只能用酸催化;反應II為半縮酮分解,其游離羥基在鹼中可被去質子化形成氧陰離子,進而脫去醇類生成酮,故酸鹼皆可催化。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 縮酮對鹼極為穩定,水解成半縮酮(反應I)僅能由酸催化;半縮酮分解成酮(反應II)則因具備游離羥基,酸鹼皆可催化。
看到「縮酮/縮醛」直接聯想其對鹼穩定的特性,第一步水解必定只能用酸催化;而「半縮酮」帶有羥基,在酸性或鹼性環境下皆可發生分解。
逐選項分析
A✓ 正確
反應I為縮酮水解,因縮酮缺乏可供去質子化的酸性氫,對鹼穩定,故只能用酸催化;反應II為半縮酮分解,其游離羥基在鹼中可被去質子化形成氧陰離子,進而脫去醇類生成酮,故酸鹼皆可催化。
B✕ 陷阱
反應I(縮酮水解)無法使用鹼催化,因為縮酮結構在鹼性環境下非常穩定,不會發生反應。
C✕
反應II(半縮酮分解)除了酸催化外,在鹼性條件下亦可透過羥基去質子化的途徑分解為酮,並非只能用酸催化。
D✕
反應I的縮酮結構在鹼性環境下不會發生水解反應,因此反應I不能用鹼催化。
縮酮與半縮酮的化學穩定性比較
| 化合物類型 | 官能基特徵 | 酸性環境 | 鹼性環境 |
|---|
| 縮酮 (Ketal) | 同一碳上連有兩個 -OR 基團 | 發生水解 (生成半縮酮) | 穩定不反應 (常作保護基) |
| 半縮酮 (Hemiketal) | 同一碳上連有一個 -OR 與一個 -OH | 發生分解 (生成酮與醇) | 發生分解 (生成酮與醇) |
許多考生會將縮酮與半縮酮的性質混為一談,誤以為整個水解過程的條件必須完全一致。解題關鍵在於辨識『半縮酮』多了一個游離的羥基(-OH),這使得它在鹼性條件下能被拔除質子,進而引發消除反應生成羰基;而『縮酮』則無此反應位點,對鹼絕對穩定。