民國115年 高考三級 化學工程 材料化學（包括有機化學、無機化學）
第2題
請回答下列有關有機分子合成設計之問題： 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…
題目
請回答下列有關有機分子合成設計之問題： 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） 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）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、由苯製硝基苯：苯與濃硝酸、濃硫酸之混酸在約 50–60 °C 反應，進行親電芳香取代（electrophilic aromatic substitution, EAS），得硝基苯（nitrobenzene）。此步引入 –NO2，為後續還原為胺基之關鍵；須控制溫度以避免二硝化。
- 二、硝基苯還原為苯胺：以 Sn/HCl 或 Fe/HCl 還原，先在酸性條件生成苯胺鹽，再以 NaOH 鹼化游離，得苯胺（aniline）。若用催化氫化（H2/Pd 或 Ni）亦可，但須注意苯環不被過度氫化；工業上常以鐵粉/鹽酸成本較低。
- 三、苯胺乙醯化：苯胺與乙酸酐（acetic anhydride）在吡啶（pyridine）或乙酸中反應，生成乙醯苯胺（acetanilide, C6H5NHCOCH3）。此步將強活化、易氧化之 –NH2 轉為較溫和之 –NHCOCH3，為選擇性溴化之保護與調控步驟。
- 四、對位溴化：乙醯苯胺與 Br2/乙酸（或 Br2/AcOH）在室溫至微溫下反應，醯胺基為鄰、對位定位基，因立體障礙以對位為主，得 p-bromoacetanilide（p-BrC6H4NHCOCH3）。產物可再水解得 p-bromoaniline，但本題目標為乙醯化物，故不必水解。
- 五、為何先乙醯化：游離苯胺之 –NH2 為強活化基，直接溴化易生成 2,4,6-三溴苯胺，且胺易被溴氧化；乙醯化降低氮孤對電子參與程度，使環的活化適中，控制單溴化並提高對位選擇性。醯胺基仍為鄰對位定位，但體積較大，利於對位；副產物主要為鄰位異構物與少量二溴物。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。