普考-化學工程有機化學概要106 年第 21 題單選題
下列反應的主要產物為何?
D正確答案
吡啶與苄基溴反應為 N-烷基化,氮原子孤對電子攻擊苄基碳形成吡啶鎓鹽
為什麼答案是 D
氮原子連接 CH₂Ph 並帶正電荷,Br⁻ 為抗衡離子。這是正確的 N-烷基化產物:吡啶氮的孤對電子攻擊苄基溴的碳,Br⁻ 離開,形成 N-苄基吡啶鎓溴化物
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完整詳解
Pro · 無限重點 吡啶與苄基溴反應為 N-烷基化,氮原子孤對電子攻擊苄基碳形成吡啶鎓鹽
吡啶氮有孤對電子→親核性→攻擊 PhCH₂Br 的苄基碳→SN2→N 帶正電+Br⁻
逐選項分析
A✕ 陷阱
CH₂Ph 接在吡啶環對位碳上,這是親電芳香取代的產物。但吡啶環因氮的吸電子效應而鈍化,不易發生親電取代,且本題條件為 SN2 而非親電取代
B✕ 陷阱
CH₂Ph 接在吡啶環鄰位碳上,同樣是親電芳香取代產物。吡啶氮的吸電子效應使環上電子密度降低,親電取代困難,且反應機制不符
C✕ 陷阱
CH₂Ph 接在吡啶環間位碳上,仍是親電芳香取代產物。三個碳取代選項都是誤導,本題應為氮原子上的親核取代反應
D✓ 正確
氮原子連接 CH₂Ph 並帶正電荷,Br⁻ 為抗衡離子。這是正確的 N-烷基化產物:吡啶氮的孤對電子攻擊苄基溴的碳,Br⁻ 離開,形成 N-苄基吡啶鎓溴化物
吡啶反應類型比較
| 反應類型 | 攻擊位置 | 試劑特性 | 產物特徵 |
|---|
| N-烷基化 | 氮原子 | 鹵代烷(RX) | N帶正電+X⁻ |
| 親電取代 | 環上碳 | 親電試劑(E⁺) | 碳上接取代基 |
| 親核取代 | 環上碳(需活化) | 強親核試劑 | 碳上接親核基 |
選項 A、B、C 都是碳取代產物,誤導學生以為是親電芳香取代。關鍵在於辨識吡啶氮的親核性與苄基溴的 SN2 反應特性,而非環上的親電取代