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 20 題單選題
當吡咯(pyrrole)進行親電芳香族取代反應(electrophilic aromatic substitution),會在那個位置進行反應?
A2號位置正確答案
B3號位置
C4號位置
D2號及4號位置
A正確答案
吡咯進行親電芳香族取代反應時,優先在 2 號位(α 位)反應,因中間體共振結構較穩定。
為什麼答案是 A
2 號位 (α 位) 是正解。攻擊 α 位產生的 σ-complex 中間體有 3 個共振結構分散正電荷,比攻擊 β 位 (只有 2 個共振結構) 更穩定,故反應優先發生於此。
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完整詳解
Pro · 無限重點 吡咯進行親電芳香族取代反應時,優先在 2 號位(α 位)反應,因中間體共振結構較穩定。
五員雜環 (pyrrole, furan, thiophene) 親電取代一律選 α 位 (2 號位)。
逐選項分析
A✓ 正確
2 號位 (α 位) 是正解。攻擊 α 位產生的 σ-complex 中間體有 3 個共振結構分散正電荷,比攻擊 β 位 (只有 2 個共振結構) 更穩定,故反應優先發生於此。
B✕ 陷阱
3 號位 (β 位) 攻擊後中間體只有 2 個共振結構,正電荷分散較差,能量較高,為次要產物。常見誤選陷阱。
C✕
4 號位與 3 號位等價 (均為 β 位),同樣非優先位置,且單獨寫 4 號位並不合理。
D✕ 陷阱
2 號與 4 號位並非同時進行。若為雙取代才需考慮,單一取代時僅選 α 位 (2 號)。
五員雜環親電取代位置比較
| 雜環 | 優先位置 | 中間體共振數 | 活性 |
|---|
| 吡咯 Pyrrole | 2 號 (α) | 3 個 | 最高 |
| 呋喃 Furan | 2 號 (α) | 3 個 | 中等 |
| 噻吩 Thiophene | 2 號 (α) | 3 個 | 較低 |
| 苯 Benzene | — | 2 個 | 最低 (對照) |
易誤認吡咯反應位置與苯類似或選 β 位。關鍵在於 α 位 (2 號) 攻擊後形成的陽離子中間體能透過 3 個共振結構穩定,而 β 位僅有 2 個,故 α 位才是優先反應位置。