民國111年 地方四等 化學工程 有機化學概要考古題與答案

第1題

請問下列有機化合物的正確IUPAC 命名為何？ A. (E)-3-甲基-3-戊烯 B. (Z)-3-甲基-3-戊烯 C. (E)-3-甲基-2-戊烯 D. (Z)-3-甲基-2-戊烯

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• 答案：D. (Z)-3-甲基-2-戊烯

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請問下列那個有機化合物的沸點最高？ A. 丁酸 B. 2-丁醇 C. 己酸 D. 3-庚酮

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• 答案：C. 己酸

解析：沸點高低取決於分子量大與分子間作用力強弱。羧酸可透過兩分子間形成環狀雙氫鍵二聚體，作用力遠強於醇（單氫鍵）與酮（僅偶極–偶極）。己酸（C6H12O2，MW≈116）與丁酸（MW≈88）皆為羧酸，己酸分子量大且同具二聚作用，故沸點最高；3-庚酮（MW≈114）僅偶極作用、無氫鍵供體；2-丁醇（MW≈74）雖可氫鍵但分子量最小。因此沸點最高者為己酸，選 C。

第4題

請問下列那個對於π 鍵的描述錯誤？ A. 不能單獨存在，只能在雙鍵或三鍵中與σ 鍵共存 B. 鍵結軌域重疊程度較小，鍵能較大，鍵不穩定 C. 電子雲呈塊狀，通過鍵軸有一對稱平面，電子雲分布在平面的上下方，受核的約束小，鍵的極化性大 D. 鍵結的兩個碳原子不能沿著鍵軸自由旋轉

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• 答案：B. 鍵結軌域重疊程度較小，鍵能較大，鍵不穩定

解析：π鍵由p軌域側向重疊形成，重疊程度小於σ鍵的頭對頭重疊，因此鍵能較小、鍵較不穩定、反應性較高；B把「鍵能較大」說反了，是錯誤敘述，故選B。A正確：π鍵須依附σ鍵存在，不能單獨存在。C正確：π電子雲分布在鍵軸上下，通過鍵軸有一節面，電子受核束縛小、極化性大。D正確：π鍵使旋轉受限，雙鍵不能沿鍵軸自由旋轉。

第5題

對於順式-1-異丙基-4-甲基環己烷（1-isopropyl-4-methylcyclohexane）的椅形構型，下列敘述何者正確？ A. 二種椅形結構能量一樣 B. 能量較高的椅形結構包含軸型甲基及軸型異丙基 C. 能量較低的椅形結構包含赤道型甲基及赤道型異丙基 D. 能量較低的椅形結構包含軸型甲基及赤道型異丙基

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• 答案：D. 能量較低的椅形結構包含軸型甲基及赤道型異丙基

解析：順式-1-異丙基-4-甲基環己烷的兩個取代基在環同側，因此任一個椅形構形中，兩取代基必為一軸型、一赤道型。椅形翻轉後只是軸型與赤道型互換：一為異丙基赤道型＋甲基軸型，一為異丙基軸型＋甲基赤道型。異丙基體積大，直立時會產生嚴重的1,3-二軸向交互作用，故能量較低者為異丙基赤道型、甲基軸型，選D。A誤在兩構形能量不同；B、C的描述與順式1,4取代的事實不符。

第6題

下列化合物那一個有鏡像異構物（enantiomer）？ A. 1-溴戊烷（1-bromopentane） B. 2-溴戊烷（2-bromopentane） C. 3-溴戊烷（3-bromopentane） D. 1-溴環戊烷（1-bromocyclopentane）

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• 答案：B. 2-溴戊烷（2-bromopentane）

解析：要有鏡像異構物，分子須具掌性中心，即同一碳接四個互不相同的基團。2-溴戊烷的C2接-CH3、-Br、-H及-CH2CH2CH3，四者互異，為掌性碳，故成對存在對映異構物，選B。1-溴戊烷的C1接兩個氫；3-溴戊烷的C3接兩個乙基；1-溴環戊烷的C1所接環上兩側路徑等價，均無掌性中心，故無對映異構物。

第9題

就反應機制而言，威廉森醚合成法（Williamson ether synthesis）是： A. E1 程序 B. SN1 程序 C. E2 程序 D. SN2 程序

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• 答案：D. SN2 程序

解析：威廉森醚合成是先以醇或酚與鹼生成烷氧陰離子，再使其對鹵烷進行背面親核攻擊，屬SN2程序，故選D。反應中烷氧陰離子為親核試劑、鹵烷為受質，生成醚並離去鹵離子。正因屬SN2，採用一級或二級鹵烷可得較高產率；三級鹵烷立體阻礙大，易走E2脫去生成烯類，這是本法的主要限制。

第12題

那一個可能為下列反應的中間物？cat. H2SO4ethanolOHOO A. OO B. OOH C. HOOH D. HO

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• 答案：C. HOOH

第14題

請選出用於進行下列轉化反應的最佳試劑（可以多次使用）： A. CrO3, H2SO4, H2O B. 1. NaBH4, ethanol; 2. H3O+ C. 1. LiHAl4, ether; 2. H3O+ D. 1. PCC, CH2Cl2; 2. H3O+

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• 答案：D. 1. PCC, CH2Cl2; 2. H3O+

解析：依試劑特性判斷：PCC（pyridinium chlorochromate）在 CH2Cl2 中可將一級醇選擇性氧化為醛、二級醇氧化為酮，且不會進一步氧化成羧酸，是常用的溫和選擇性氧化劑（選項 D）。Jones 試劑（CrO3/H2SO4/H2O）會將一級醇氧化至羧酸；NaBH4 與 LiAlH4 皆為還原劑，方向相反，用於將羰基還原成醇，不適用於本題的氧化轉化。故最佳試劑為 D。

第15題

請選出用以進行下列合成反應的最佳試劑： A. 1. KMnO4; 2. LiAlH4 B. 1. Mg, ether; 2. CO2; 3. LiAlH4 C. 1. NaOH, H2O; 2. LiAlH4 D. 1. SOCl2, benzene; 2. LiAlH4

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• 答案：C. 1. NaOH, H2O; 2. LiAlH4

第16題

當甲苯（toluene）與溴（Br2）照光反應，下列那一個是主產物？ A. （溴甲基）苯（bromomethyl）benzene B. 鄰溴甲苯2-bromotoluene C. 間溴甲苯3-bromotoluene D. 對溴甲苯4-bromotoluene

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• 答案：A. （溴甲基）苯（bromomethyl）benzene

解析：甲苯與 Br2 在光照（hv）條件下進行自由基取代反應。光照使 Br2 均裂產生溴自由基，苄基位置（甲基上的 C–H）因生成共振穩定的苄基自由基，鍵能較低，故優先於側鏈發生溴化，主要生成（溴甲基）苯（苄基溴，C6H5CH2Br），即選項 A。B、C、D 的鄰、間、對溴甲苯屬於芳香環上的親電子芳香取代產物，需要路易士酸催化劑（如 FeBr3）才能進行，在照光自由基條件下並非主產物。故選 A。

第18題

請問下列有機化合物的酸性從小至大的排列順序為何？ A. II, III, I, IV B. I, III, II, IV C. IV, I, III, II D. IV, II, III, I

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• 答案：C. IV, I, III, II

第21題

不考慮立體異構物，雙酮CH3COCH2COC6H5 有幾個不同的烯醇（enol）結構？ A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

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• 答案：C. 3

第22題

1,3,5-三甲基苯（1,2,3-trimethylbenzene）的去耦合碳13 核磁共振（13C-NMR）圖譜中有幾個訊號峰？ A. 3 B. 4 C. 6 D. 9

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• 答案：A. 3

解析：1,3,5-三甲基苯具有三次旋轉軸與三個C2軸，對稱性高。以去耦合13C-NMR觀察，碳原子依對稱性分成三組：C1、C3、C5三個帶甲基的芳香碳彼此等價；C2、C4、C6三個帶氫的芳香碳彼此等價；三個甲基碳亦彼此等價。因此圖譜只出現3個訊號峰，故選A。若取代位置改變而使對稱性降低（如1,2,3-三甲基苯），等價關係被破壞，訊號數就會增加。

第24題

毒扁豆鹼（physostigmine）可以用來治療青光眼，其結構中箭頭所指的原子那一個鹼性最強？ A. a B. b C. c D. d

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• 答案：A. a

第25題

請問下列化學反應平衡中的環狀結構產物的正確名稱為何？ A. α-L-呋喃核糖（ribofuranose） B. β-D-呋喃核糖（ribofuranose） C. α-L-吡喃核糖（ribopyranose） D. β-D-吡喃核糖（ribopyranose）

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• 答案：B. β-D-呋喃核糖（ribofuranose）

解析：D-核糖在水溶液中，C1醛基受C4-OH親核攻擊，形成五員環半縮醛，即呋喃糖；核糖因C2、C3羥基的立體關係，平衡時以呋喃型為主。新生成的C1為異頭碳，其羥基與C5上的-CH2OH位於環同側者為β。圖示產物為五員環且C1-OH朝上，故為β-D-呋喃核糖，選B。α型是C1-OH朝下的異構物；吡喃糖則是六員環，不符。