化學工程 115 年材料化學考古題

某未知有機化合物之光譜資料如下： 紅外線（IR）光譜顯示： 約1720 cm-1 有強吸收峰，約2850 – 2960 cm-1 有C – H 伸縮吸收，約 1050 – 1250 cm-1 有強吸收峰，且未見明顯寬廣O – H 吸收峰。 核磁共振氫譜（1H NMR）顯示： 約（1.2）ppm 有triplet，積分為3H； 約（2.0）ppm 有singlet，積分為3H； 約（4.1）ppm 有quartet，積分為2H。 質譜（MS）顯示： 分子離子峰可觀察到，並有明顯碎片峰出現在與酯類裂解相關之區域。 請根據上述IR、1H NMR 及MS 資料，判斷此未知物可能具有何種官能 基團，並建立其合理有機結構。請說明判斷依據及可能之碎裂特徵，並 回答下列問題： ㈠IR 官能基判斷。（6 分） ㈡1H NMR 化學位移、積分與裂分解析。（8 分） ㈢MS 資料與碎片判斷。（4 分） ㈣合理結構建立與整合說明。（7 分）

請回答下列有關有機分子合成設計之問題： ㈠以benzene 為起始物，設計合成p-bromoacetanilide 之完整合成路徑， 並寫出各步驟所需試劑及主要中間產物。（15 分） ㈡請說明上述合成路徑中，為何需先將aniline 轉化為acetanilide 後再進 行溴化反應？並說明此步驟對反應選擇性及避免副產物生成之影響。 （10 分）

下列兩八面體錯離子： (a) [CoF6]3− (b) [Co(CN)6]3− 請以配位化合物場理論與分子軌域理論，回答下列問題： ㈠分別判斷兩錯離子中Co 的氧化態與d 電子數。（4 分） ㈡依據配位化合物場理論，以八面體場中t2g 與eg 軌域之能階分裂，說 明兩錯離子之d 電子排列。（8 分） ㈢說明兩錯離子，何者為高自旋錯合物？何者為低自旋錯合物？並比較 其Δo 大小。（6 分） ㈣判斷兩錯離子之未成對電子數，並說明其磁性差異。（7 分）

以分子軌域理論說明硼分子（B2）之電子填入方式，並寫出其分子軌域 電子組態。作答時須說明B2 分子中價電子數目、適用於B2 之分子軌域 能階順序、電子如何依Aufbau principle、Hund’s rule 及Pauli exclusion principle 填入分子軌域，並據此計算其鍵級（bond order）與判斷磁性。 （25 分）