化學工程 110 年有機化學考古題

請依題目說明，回答下列各小題。（每小題5 分，共25 分） 由丙胺酸、絲胺酸及甘胺酸等所組成的一種三肽，其結構式如下。請分 別寫出這三種胺基酸的化學結構式、名稱。 下列有一對化學異構物，氫核磁共振光譜顯示化合物A 的甲氧基出現 在δ 3.06；另一化合物B 的甲氧基出現在δ 3.89，請指出A 和B 的結構 式，並說明理由。 下列醛己醣A~D，那些化合物經硼氫化鈉（NaBH4）還原後，會消失原 有的光學活性（旋光性）。 有一鹵化RX，同時加入各1 當量濃度的KI 和KCN，反應5 分鐘後得 到R-I，若持續反應2 小時後得到R-CN 為唯一產物，請以下列坐標繪 出反應的能量圖（energy diagram）。 H3C CH3 O S O CH3 H3C C O H3C CH2 NO2 A D B C (C6H5)3C H H3C (CH2)3 C C 1. O3 2. H2O ？+ ？ H CH3 O CH2CH2CH3 HBr ？+ ？ H C HO CH2 ？ OH O H2 Pd/C ？ N CH3 O O NaBH4 CH3OH ？ 比較化合物A~D 之酸性大小，請將最強酸之字母列在左端，並且說明 最強酸的理由，例如：C > B > A > D，表示C 是最強酸，D 是最弱酸。

110年公務、關務人員升官等考試、110年交通 事業公路、港務人員升資考試試題 等 級：薦任 類科（別）：化學工程 科 目：有機化學 考試時間：2 小時 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 CO2Et CO2Et O CO2Et O Na+ -OEt I NH2 O (CH3)2CuLi Cl EtONa N H2SO4 Br2 OCH3 OCH3 O H2 CH3CH2CH2C CCH2CH2CH3 Br Na+ -NH2 NH3 CH3CH2CH2Br H2N NH2 S Br Br EtOH H2O NaOH, Cl2 Lindlar catalyst (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) (j) Na+ - OEt + 請寫出下列反應方程式的主要產物結構，若涉及有立體化學亦請標出： （每小題3 分，共30 分） 請寫出下列反應的詳細反應機構：（每小題5 分，共10 分） HCl Cl (a) (b) O HO- / H2O, EtOH NaCN H CN CN O             請寫出下列反應系列中間產物及最終產物的化學結構。（12 分） 1. P(C6H5)3 A B 2. Bu C H H O 1. LiAlH4, ether PBr3 2. NH4Cl, H2O O Li D 環丙酮（cyclopropanone）由於其極大的角張力（angle strain）而具有高 反應性。有趣的是，甲基環丙烯酮（methylcyclopropenone）具有比環丙 酮更大的角張力，但卻相當穩定，甚至可以被加熱蒸餾出來。試解釋之。 （10 分） O O cyclopropanone methylcyclopropenone 核糖（ribose）是核糖核酸（RNA）的重要組成部分，具有以下結構： HO CHO H OH H H HO H H HO 試回答下列問題： 請問核糖有多少個手性中心（chiral center）？（2 分） 請問核糖有多少種可能的立體異構體（stereoisomer）？（2 分） 試畫出核糖的費舍爾投影（Fischer projection）結構。（3 分） 試指出核糖所有手性中心的絕對組態（absolute configuration）。（3 分） 試畫出核糖的鏡像異構物結構（enantiomer）。（3 分） 請提供下列化學轉換的適當試劑及產物結構，並合成最終產物。（10 分） H3C H H3C CH3 ? H3C D H3C CH3 請說明如何利用有機光譜來分辨下列二種異構物（A 和B）。 O O A B 只使用紅外線光譜（infrared spectroscopy）。（5 分） 只使用氫核磁共振光譜（proton NMR spectroscopy）。（5 分） 只使用碳-13 核磁共振光譜（carbon NMR spectroscopy）。（5 分）

已知(R)-carvone 的比旋光度（specific rotation）為−61。現在有一carvone 樣品，其能旋轉平面極化光30 度，請問此樣品含(S)-carvone 對掌異構物 （enantiomer）的百分比為何？（5 分）

請依下列化合物A~D 的吸收光譜資料和說明，寫出A~D 的化學結構式。 s（單峰），d（雙峰），t（三重峰），q（四重峰），sept（七重峰）， m（多重譜線），br（寬帶）。（每小題5 分，共20 分） A (C8H10) 1H NMR δ 2.28(s, 6 H), 7.11(t, 1 H, J = 7.5 Hz), 6.96(m, 1 H), 6.94(m, 2 H). B (C5H10O2) IR(cm-1)2750, 1740. 1H NMR δ 1.2(s, 6 H), 3.5(s, 3 H), 9.7(s, 1 H). C (C6H10O) IR(cm-1)1690, 1620, 823. 1H NMR δ 1.89(d, 3 H, J = 1.3 Hz), 2.14(d, 3 H, J = 1.3 Hz), 2.16(s, 3 H), 6.09(m, 1 H). 13C NMR δ 20.6, 27.6, 31.6, 124.3, 154.8, 198.4. D (C7H17N) 1H NMR δ 1.2(t, 6 H), 2.3(s, 6 H), 3.5(q, 4 H), 4.5(s, 1 H). 化合物D 於酸中水溶液水解為二甲基甲醯胺和乙醇。

請以費歇爾投影式（Fischer projection）畫出下列化合物。（5 分）

請寫出下列反應的產物化學結構式或試劑以完成化學反應式。 （每小題3 分，共30 分）      ？ 加熱 O O Br H3CO C O O O H3CO C O ？ CH3 CH3 O O OH OH O O ？ (CH2)3CH3 H C O (CH2)3CH3 C N ？ (C6H5)3P C H CH3 CH3 H ？ Ag+, CH3CO2H, H2O OH C O CH3 O 1. I2 2. CH3CO2 （順型） O O OH H+ O O OH R CO2 C O H R' N OH DMF（溶劑） R N C O H R' + (CH3)3C O CH2CH2CH2OH HO CH2CH2CH2CH2NH2     

請問下列化合物的質子去耦合（proton-decoupled）碳-13 核磁共振光譜 （13C NMR spectrum）含有多少明顯不同的共振吸收峰？（5 分）

請用彎曲箭頭「 」表示電子對移動方向，寫出下列反應式之反應機構 （mechanism）。（每小題5 分，共15 分）   

請問下列反應最終預期的主產物結構為何？（25 分）   Na2Cr2O7/H2SO4/H2O excess  HO O OH H2SO4  O O O O 1. NaOCH2CH3 2. H3O+  1. 過量LiAlH4 2. H2O

請選用適當的試劑，逐步完成下列合成。（10 分）

請問完成下列反應所需的反應試劑為何？（20 分）    NO2 Cl  Br OH

試畫出butadiene 及ethylene 的分子軌域（molecular orbitals），以分 子軌域說明butadiene 及ethylene 的Diels-Alder 環化反應，在適當溫度 下是否可行？（10 分）

下列那一個化合物會進行最快速的親核1 級反應（SN1 reaction）？（5 分） Br Br I III II Br IV Br

試以通式分別寫出SN1 及SN2 反應的反應機構，並說明反應物（RX）的 立體結構（1 , 2 , 3 ° ° °）對SN1 及SN2 反應的反應速率，分別各有何影響。 （10 分）

請以國際純化學暨應用化學聯合會（IUPAC）命名法命名下列化合物。 （5 分）

試完成下列反應方程式：（10 分）

請問下列反應的中間產物及最終預期的主產物結構為何？（每個小問題 5 分，共20 分） NBS  A (CH3)3COK B 1. BH3 2. H2O2/NaOH/H2O C PCC D 九、某化合物的分子式為C6H12O，其紅外光譜、氫-1 核磁共振光譜（1H NMR spectrum）、質子去耦合（proton-decoupled）碳-13 核磁共振光譜（13C NMR spectrum）如下，請根據這些光譜推測此化合物之結構。（10 分） 1165 1365 1412 1458 2870 2939 2962 1720 4000 3000 2000 1000 Wavenumbers(cm-1) %Transmittance 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 ppm 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 ppm 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 ppm