普考-化學工程有機化學概要109 年第 7 題單選題
參考下列分子的模型示意圖;除了碳和氫以外的原子都已經標記。如果這個分子和碘(I2)作用後會產生下列那一種新的分子?
A含有I2加成產物的結構
B含有氧化產物的結構
C含有取代產物的結構正確答案
D其他反應產物
C正確答案
硫醇(thiol, R-SH)與I₂反應會氧化脫氫,兩個硫醇分子結合形成二硫化物(disulfide, R-S-S-R),選項C即為含S-S鍵的雙分子產物。
為什麼答案是 C
選項C結構中含-S-S-(二硫鍵,disulfide bond),連接兩個相同的2,5-二甲基己基鏈。硫醇與I₂的反應為氧化反應:2 R-SH + I₂ → R-S-S-R + 2HI,正確對應圖中硫醇分子被溫和氧化的機制,故C為正解。
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完整詳解
Pro · 無限重點 硫醇(thiol, R-SH)與I₂反應會氧化脫氫,兩個硫醇分子結合形成二硫化物(disulfide, R-S-S-R),選項C即為含S-S鍵的雙分子產物。
圖中模型標記S原子,碳鏈為2,5-二甲基己烷骨架,S在末端→此為硫醇。硫醇+I₂→二硫化物(S-S鍵)+ 2HI,直接找含-S-S-連接兩個相同烷基的選項。
逐選項分析
A✕ 陷阱
選項A結構中S連接兩個烷基(R-S-R),為硫醚(thioether)。硫醇與I₂反應不生成硫醚,硫醚需由硫醇與鹵代烷的親核取代才能得到,故A錯誤。
B✕ 陷阱
選項B結構中含S=O(亞碸,sulfoxide),這是硫醚被強氧化劑(如H₂O₂或m-CPBA)氧化的產物,而非硫醇與I₂的反應產物,故B錯誤。
C✓ 正確
選項C結構中含-S-S-(二硫鍵,disulfide bond),連接兩個相同的2,5-二甲基己基鏈。硫醇與I₂的反應為氧化反應:2 R-SH + I₂ → R-S-S-R + 2HI,正確對應圖中硫醇分子被溫和氧化的機制,故C為正解。
D✕
選項D結構中含-SO₂-(碸,sulfone),需要更強的氧化條件(如濃HNO₃或過量氧化劑)才能生成,I₂僅為溫和氧化劑,無法將S氧化至+4或+6價,故D錯誤。
含硫官能基與碘/氧化劑反應對照
| 起始物 | 試劑 | 產物 | S氧化態變化 |
|---|
| 硫醇 R-SH | I₂(溫和氧化) | 二硫化物 R-S-S-R | -2 → -1 |
| 硫醚 R-S-R | H₂O₂ / m-CPBA | 亞碸 R-S(=O)-R | -2 → 0 |
| 亞碸 R-S(=O)-R | 過量H₂O₂ | 碸 R-SO₂-R | 0 → +2 |
| 硫醇 R-SH | NaOH / RX | 硫醚 R-S-R | 不變(取代) |
考生容易誤選B(亞碸)或D(碸),以為I₂是強氧化劑可以將S氧化到S=O,但I₂對硫的氧化能力有限,只能將兩個硫醇的-SH脫氫偶合形成-S-S-鍵,S的氧化態僅從-2升至-1,不會形成S=O結構。另外選項A的硫醚是取代反應產物,與I₂無關,也是常見混淆陷阱。