111 年 國立臺灣大學藥學系碩士班《有機化學（A）》

核心觀念

本題考查取代基的誘導效應如何影響羧酸酸性。酸解離常數與 $pK_a$ 的關係為：

因此，$pK_a$ 越低，酸性越強。羧酸解離後形成羧酸根；吸電子取代基可透過誘導效應降低羧酸根的電子密度，使其較穩定，進而提高酸性、降低 $pK_a$。氯原子具有吸電子的負誘導效應，且氯原子離羧基越近，影響越強。

解題方法

以羧酸羰基碳為第 1 號碳，與羧基直接相連的第 2 號碳是 $\alpha$-碳，第 3 號碳是 $\beta$-碳，第 4 號碳是 $\gamma$-碳。比較各選項中氯原子的數目與位置：氯原子越多、位置越靠近羧基，對羧酸根的穩定作用越強，$pK_a$ 越低。

因此，兩個氯都在 $\alpha$-碳上的 2,2-二氯丁酸，具有最強的吸電子誘導效應，酸性最強，$pK_a$ 最低。

選項分析

核心觀念

非鏡像異構物（diastereomers，非鏡像異構物）是立體異構物中彼此不是鏡像的一類。判斷分子是否能形成非鏡像異構物，可先找立體中心：若分子有兩個以上可獨立排列的立體中心，通常可形成非鏡像異構物；將其中一個立體中心反轉、其他立體中心維持不變，所得異構物便不是原分子的鏡像。

解題方法

圖中 I–IV 的 α 碳皆連接胺基、羧酸根、氫與各自不同的側鏈；V 是脯胺酸，α 碳連接羧酸根、氫及環中兩條不同路徑，氮標示為 $NH_2^+$。逐一檢查各結構是否還有第二個立體中心：只有 III 的側鏈碳也連接四種不同基團，因此能形成非鏡像異構物。

選項分析

• (A) I：錯誤。 I 的 α 碳是立體中心；側鏈分支碳連接兩個相同的甲基，不是立體中心。因此只有一個立體中心，不能形成非鏡像異構物。
• (B) II：錯誤。 II 的 α 碳是立體中心；

核心觀念

氫化熱是烯烴加氫生成烷烴時的焓變。烯烴越穩定，氫化時釋出的熱越少；因此，本題要找的是最穩定的烯烴。一般而言，烷基取代數越多，烯烴越穩定，氫化熱的絕對值越小。

解題方法

圖中 I 為環外末端雙鍵，II 為環內雙鍵且兩個雙鍵碳各連一個甲基，III 為環內雙鍵且有一個甲基直接連在雙鍵碳上；IV、V 的雙鍵也都在六元環內，但甲基接在飽和環碳上。

逐一計算雙鍵兩端直接連接的碳取代基數：取代數越多，通常烯烴越穩定，氫化時釋出的熱越少。II 的雙鍵為四取代，取代程度最高，因此符合題意。

選項分析

核心觀念

本題考熱、鹼性高錳酸鉀後再酸化的烯烴氧化裂解。反應會切斷碳碳雙鍵，並依雙鍵碳上的氫原子數決定生成物：雙鍵碳沒有氫時，裂解後形成酮。

解題方法

圖中反應物是兩個環戊烷環的環上碳以碳碳雙鍵相連；雙鍵兩端的碳各自都連著環上的兩個碳，均沒有氫原子。$KMnO_4$、$OH^-$、加熱使雙鍵氧化裂解，隨後酸化，兩端各生成一個環戊酮，因此主要產物為環戊酮。

選項分析

• (A) cyclopentanol：錯誤。 此反應不是將環戊酮還原或轉化為醇；雙鍵碳沒有氫，裂解產生的是酮。
• (B) 1-cyclopentylcyclopentane：錯誤。 這是碳碳雙鍵氫化後可能得到的飽和偶聯骨架；

核心觀念

本題考「還原劑對官能基的選擇性」。反應物同時含有酮與酯，產物則是酮基轉成仲醇、酯基保留。判斷試劑時，要確認它是否能還原酮，以及是否也會還原酯。

解題方法

圖中反應物為 $\mathrm{CH_3COCH_2CH_2COOCH_3}$，含一個酮基與一個甲酯基；產物為 $\mathrm{CH_3CH(OH)CH_2CH_2COOCH_3}$，只有酮基轉成仲醇，甲酯基維持不變。因此，所選試劑須能還原酮，並保留酯。

選項分析

• (A) $\mathrm{LiAlH_4}$/ether；再以 $\mathrm{H_3O^+}$ 處理：錯。 $\mathrm{LiAlH_4}$ 會還原酮，也會還原酯。此反應中酯基會被還原，產物不符合題圖中酯基保留的要求。
• **(B) $\mathrm{NaBH_4}$；

核心觀念

酸性可用 $pK_a$ 比較：$pK_a$ 越小，酸性越強。本題要比較各化合物中最容易失去的氫，並與 1-丁醇的羥基氫比較。

常用近似值如下；不同溶劑下數值會有差異，但相對比較不變：

解題方法

先辨認每個化合物中最酸的氫，再比較其共軛鹼的穩定性。丙二酸二乙酯失去兩個酯基之間的氫後，負電荷可由兩個羰基共同穩定，因此其 $pK_a$ 低於 1-丁醇，酸性較強。

酮與酯的 $\alpha$-氫雖能形成烯醇負離子，但其酸性仍弱於 1-丁醇的羥基氫。故三個化合物中，只有丙二酸二乙酯比 1-丁醇酸。

選項分析

核心觀念

皂化會將三酸甘油酯的酯鍵水解，生成甘油與脂肪酸鹽。題目給出的產物比例表示原分子含有 2 個棕櫚醯基與 1 個硬脂醯基。

甘油的兩個末端碳（C1、C3）在未取代時等價；但若 C1、C3 接上的酰基不同，甘油中間的 C2 便可能成為手性中心，形成一對對映異構物。

解題方法

依硬脂醯基的位置分類：

1. 硬脂醯基接在中間的 C2：C1、C3 都接棕櫚醯基，分子沒有手性中心，計 1 種。
2. 硬脂醯基接在末端的 C1 或 C3：另一末端接棕櫚醯基，C2 連接四種不同的基團，成為手性中心。硬脂醯基位於 C1 與位於 C3 的結構互為對映異構物，計 2 種。

因此總數為：

選項分析

核心觀念

酮在鹼性條件下可經由烯醇負離子互變。若手性中心位於羰基的 α 位，且該碳上有氫，鹼便能移除 α 氫，形成 α 碳為平面的烯醇負離子。之後從平面的兩側重新質子化，會使 α 碳的構型改變，造成消旋。

可將反應概念寫成：

因此判斷重點是：手性中心是否直接鄰接羰基，且該中心是否帶有 α 氫。

解題方法

逐一定位羰基旁的 α 碳，再確認題目標示的手性中心是否位於 α 位。若手性中心被去質子化而成為平面結構，重新質子化後便可能得到另一構型；若手性中心不在 α 位，羰基的烯醇負離子形成不會直接破壞該中心的構型。

選項分析

• (A) $(R)$-3-methyl-4-heptanone：會消旋。 羰基位於 C4，手性中心 C3 與羰基相鄰，是 α 碳；C3 帶有氫，可經由烯醇負離子形成平面中間體，再從兩側質子化而消旋。

核心觀念

Claisen condensation（克萊森縮合）是酯在烷氧基鹼作用下，經由酯的 $\alpha$-碳形成碳碳鍵，生成 $\beta$-酮酯的反應。鹼通常選用與酯的烷氧基相同的烷氧負離子，以避免酯的烷氧基被交換。

乙酸乙酯的結構為 $\mathrm{CH_3COOCH_2CH_3}$，其烷氧基是乙氧基 $\mathrm{-OCH_2CH_3}$。因此，常用乙醇鈉 $\mathrm{CH_3CH_2ONa}$ 作為鹼。

解題方法

判斷這題的關鍵，是比較所用鹼的烷氧基與酯本身的烷氧基：

• 乙酸乙酯含乙氧基。
• 乙醇鈉提供乙氧負離子，與酯的烷氧基相同。
• 甲醇鈉提供甲氧負離子，與乙酸乙酯的烷氧基不同。

甲氧負離子可進攻乙酸乙酯的羰基碳，經四面體中間體後，乙氧負離子離去，造成酯的烷氧基交換，形成乙酸甲酯。這是酯交換反應（transesterification）。因此，Claisen 縮合中避免使用甲醇鈉，主要是為了避免酯交換造成反應物組成改變。

選項分析

核心觀念

單醣在環狀形式中，異頭碳（anomeric carbon）原本帶有一個半縮醛羥基，屬於半縮醛結構。當這個羥基與醇反應，形成糖苷鍵（glycosidic bond）後，異頭碳上原有的羥基被 $\ce{-OR}$ 取代，成為縮醛結構。

糖分子上通常仍保有其他羥基，因此糖苷也含有醇的結構特徵。題目考查的是糖苷形成後，異頭碳的官能基變化。

解題方法

從異頭碳判斷：半縮醛的異頭碳具有一個 $\ce{-OH}$ 和一個 $\ce{-OR}$；形成糖苷鍵後，異頭碳連接兩個 $\ce{-OR}$，符合縮醛的定義。再加上分子中其他未參與反應的羥基屬於醇，因此糖苷含有「縮醛與醇」兩類結構特徵。

選項分析

• (A) Aldehydes and alcohols（醛與醇）—錯誤。
  單醣開鏈形式可含醛基，但形成環狀糖苷後，異頭碳已轉化為縮醛結構；糖苷的關鍵特徵不是醛基。

核心觀念

光學活性取決於分子是否具有手性，以及樣品是否含有過量的某一對映異構物。若分子與其鏡像不能重疊，且樣品不是等量的兩種對映異構物，便會呈現光學活性。

判斷環狀分子的手性，可先確認取代碳是否為立體中心，再檢查整個分子是否有內部對稱面。具有立體中心不代表分子必然有手性；若分子有內部對稱面，便可能是非手性的內消旋體。

解題方法

先比較環上兩個甲基取代位置的環路。若某個取代碳連接的兩條環路不同，該碳才可能是立體中心。接著利用順式、反式關係判斷分子是否保有內部對稱面。

在 1,4-二取代環己烷中，從任一取代碳沿環的兩個方向前進，會遇到相同的環路，因此取代碳沒有兩條不同的環路可供辨認。這類結構不形成手性中心。

在 1,4-二取代環戊烷中，兩條環路長度不同：一側經過一個環碳便到達另一取代碳，另一側則經過兩個環碳。因此兩個取代碳都是立體中心。順式異構物具有內部對稱面；反式異構物則形成一對互為鏡像的手性分子。

選項分析

(A) trans-1,4-Dimethylcyclohexane：錯誤。
環己烷兩個取代碳的環路相同，取代碳不是立體中心。反式異構物不具光學活性。

核心觀念

本題考炔烴的選擇性還原、烯烴的催化氫化，以及兩次同面加成如何決定產物的立體化學。$D_2$ 代表氘氣，會把氘加到原三鍵的兩個碳上；同面加成則表示新加入的兩個原子來自雙鍵的同一側。

解題方法

圖中起始物是內炔，結構為 2-戊炔；先用 $D_2$、$Pd/CaCO_3$ 與 quinoline，再用 $H_2$、Ni。選項 I–V 的差別在氘原子數量與楔形／虛線鍵所表示的立體排列。

第一步是 Lindlar 型部分還原：一個氘加到三鍵的每個碳上，形成順式氘代烯烴。第二步以 $H_2/Ni$ 氫化剩餘雙鍵，兩個氫同面加到原雙鍵的兩個碳上。因此，原三鍵的兩個碳各帶一個氘和一個氫；依選項所示的立體排列，產物對應 II，形成 $(2R,3S)$ 與 $(2S,3R)$ 的外消旋體。

選項分析

核心觀念

本題考查烷烴在光照下與氯氣進行的自由基取代反應。反應可連續發生：乙烷的一個氫被氯取代後，生成的氯乙烷仍可再被氯化，因此產物不一定只有單氯取代物。

每取代一個氫，淨反應消耗一分子氯氣：

解題方法

光照使氯分子均裂，產生氯自由基，啟動自由基鏈反應。反應進行時，氯自由基可從乙烷移除氫原子，再由含氯自由基與氯分子反應形成碳氯鍵。

乙烷先形成氯乙烷；氯乙烷仍有氫可被取代，因此可繼續形成二氯乙烷、三氯乙烷等產物。題目給出的乙烷與氯氣各 $1\ \mathrm{mol}$，表示平均可提供一次取代所需的氯氣量，不代表每個乙烷分子都恰好只取代一個氫。部分分子可多次取代，同時仍有部分乙烷未反應。

選項分析

解題方法

圖中兩個化合物都是含氮六元飽和環：左邊的氮連著兩個碳並帶有一個氫，屬於二級胺；右邊的氮連著環上的兩個碳及一個甲基，屬於三級胺。要找能區分二級胺與三級胺的試劑，可利用二者與磺醯氯的反應性差異。

核心觀念

Hinsberg 試驗使用苯磺醯氯與鹼，依胺的級數產生不同結果：

• 二級胺可與苯磺醯氯反應，生成磺醯胺。
• 三級胺沒有氮氫鍵，不能形成磺醯胺；經酸處理後可形成水溶性的銨鹽。

因此，苯磺醯氯／氫氧根，再加酸，可區分題目中的二級胺與三級胺。

選項分析

• (A) $\mathrm{AgNO_3}$ in $\mathrm{H_2O}$：錯。 硝酸銀水溶液常用於檢驗鹵離子或某些鹵代烷反應，不能有效區分這兩種胺。
• **(B) 稀 $\mathrm{NaOH}$：錯。

核心觀念

本題考查格林納試劑與二氧化碳的反應，以及氫化鋁鋰對羧酸的還原：

• 有機溴化物與鎂反應可生成格林納試劑 $\mathrm{R-MgBr}$。
• 格林納試劑與 $\mathrm{CO_2}$ 反應，再經酸化，會形成多一個碳的羧酸 $\mathrm{RCO_2H}$。
• $\mathrm{LiAlH_4}$ 可將羧酸還原為一級醇 $\mathrm{RCH_2OH}$。

解題方法

圖中起始物的中心碳連接三個甲基與一個溴，即溴化叔丁基 $\mathrm{(CH_3)_3CBr}$；圖示反應依序為鎂／二氧化碳／酸化，再以 $\mathrm{LiAlH_4}$ 還原並酸化。

第一階段先形成格林納試劑：

格林納試劑與二氧化碳反應後酸化，生成新增加一個碳的羧酸：

第二階段的 $\mathrm{LiAlH_4}$ 將羧酸還原成一級醇，羧酸的羰基碳成為 $\mathrm{CH_2OH}$ 的碳：

核心觀念

苯胺的 $\mathrm{-NH_2}$ 有一對孤電子，可與苯環共振。芳香族親電取代反應中，氯加到苯環後會形成暫時失去芳香性的 $\sigma$-錯合物；正電荷可在環上離域，也可由氮上的孤電子對捐入苯環。

共振式的穩定性可比較原子的八隅體：帶正電的碳通常只有六個價電子；若氮捐出孤電子對形成 $\mathrm{C=N}$，氮帶正電，而相關原子都能滿足八隅體，這個共振式會特別穩定。

解題方法

依原圖，苯胺的 $\mathrm{-NH_2}$ 在苯環上方，氯加到對位的下方碳；該碳同時仍連著氫，成為 $\sigma$-錯合物中的四面體碳。圖中的共振式顯示正電荷分布於環碳，另有一式由氮的孤電子對形成環碳與氮之間的雙鍵。

核心觀念

本題考查烯烴的水合反應，重點是控制羥基加到雙鍵的哪一端，以及反應過程是否形成可重排的碳正離子。

起始物可寫成：

目標產物為：

也就是羥基加到原雙鍵較取代的碳（C2），同時保留 C3 上原有的兩個甲基。

解題方法

先判斷所需的區域選擇性：目標是馬可尼可夫水合，也就是羥基加到雙鍵較取代的碳。

再檢查反應是否會造成骨架重排。若反應經過自由碳正離子，雙鍵質子化後會在 C2 形成二級碳正離子；相鄰的 C3 是四級碳，沒有氫可供氫負離子轉移，但可發生甲基轉移。甲基由 C3 移到 C2 後，正電荷轉移到 C3，形成較穩定的三級碳正離子，導致碳骨架改變。

因此，適合的反應須能得到馬可尼可夫產物，且避免自由碳正離子重排。氧汞化－去汞化符合這兩個條件：

1. $\mathrm{Hg(OAc)_2/THF-H_2O}$ 使水加到雙鍵較取代的 C2，形成含汞中間體。
2. $\mathrm{NaBH_4,OH^-}$ 將另一端的含汞基團以氫取代。

整體結果是在 C2 引入 $\mathrm{OH}$、在 C1 引入氫，且不經自由碳正離子重排，得到目標的 3,3-二甲基-2-戊醇。因此選 (A)。

選項分析

• (A) $\mathrm{Hg(OAc)_2/THF-H_2O}$；再以 $\mathrm{NaBH_4,OH^-}$ 處理：正確。

核心觀念

本題考羧酸與胺在 DCC（N,N′-二環己基碳二亞胺）作用下的醯胺形成反應。DCC 會活化羧酸，使胺進攻羧基的羰基碳，最後形成醯胺；羧酸的羥基與胺上的氫脫水，生成副產物。

解題方法

圖中起始物是苯甲酸，羧基直接連在苯環上；試劑為 DCC 和甲胺 $\mathrm{CH_3NH_2}$。因此將甲胺接到苯甲酸的羰基碳上，生成的主產物為：

產物是 N-甲基苯甲醯胺，對應結構 III，即選項 (C)。

選項分析

• (A) I：苯甲醯胺 $\mathrm{C_6H_5CONH_2}$
  這是苯甲酸與氨形成的醯胺。題目使用的是甲胺，因此產物的氮上應帶有 $\mathrm{CH_3}$，不是 $\mathrm{NH_2}$。

核心觀念

本題考查苯環的芳香性與親電芳香取代反應。苯具有離域的 $\pi$ 電子系統，芳香穩定性高，因此通常不進行會破壞芳香性的加成反應；能使苯反應的條件，通常是先產生親電試劑，再由苯環進行取代，最後恢復芳香性。

解題方法

逐一判斷各試劑能否在題目指定條件下產生有效反應：

1. 苯若進行取代反應，反應後應保留芳香環。
2. 若選項條件只能使一般烯烴加成或氧化，卻不能有效活化苯環，通常不反應。
3. 檢查是否提供親電芳香取代所需的催化劑或反應條件。

選項分析

(A) $\mathrm{Cl_2}$、$\mathrm{FeCl_3}$、加熱：正確。
$\mathrm{FeCl_3}$ 是路易士酸，可活化氯分子，形成具親電性的氯化試劑。苯環的 $\pi$ 電子進攻氯化試劑，形成短暫失去芳香性的中間體；接著失去氫離子，重新恢復芳香性，生成氯苯。

此反應是親電芳香取代反應，符合苯環偏好的反應方式。

(B) $\mathrm{H_2}$、$25\,^\circ\mathrm{C}$：錯誤。

核心觀念

本題考查「增加一個碳原子」與「官能基還原」的合成策略。目標產物是 $\mathrm{RCH_2NH_2}$，相較於起始物 $\mathrm{RBr}$，胺基和原本的 $\mathrm{R}$ 之間多了一個 $\mathrm{CH_2}$。因此，合成路徑必須先引入一個碳，再把適當的含氮官能基還原成伯胺。

解題方法

氰根 $\mathrm{CN^-}$ 可取代溴，形成腈 $\mathrm{RCN}$。腈的碳原子正好是產物中新增的那個碳；接著以氫化鋁鋰還原腈，可得伯胺：

腈還原的官能基轉換為 $\mathrm{-C{\equiv}N \rightarrow -CH_2NH_2}$，所以答案是 (C)。此取代步驟通常以一級烷基溴最順利，屬於典型的 $S_\mathrm{N}2$ 反應。

選項分析

• (A) Mg、乙醚；再加 $\mathrm{NH_3}$：錯誤。
  $\mathrm{RBr}$ 與鎂反應形成格氏試劑 $\mathrm{RMgBr}$。加入氨後發生酸鹼反應，格氏試劑被質子化，主要得到 $\mathrm{RH}$；沒有引入碳原子，也不會形成目標胺。

核心觀念

本題考查酮的羰基還原。目標產物中，原本的羰基碳由 $C=O$ 轉成亞甲基 $CH_2$，也就是把酮的羰基完全去氧，保留碳骨架：

可用的典型方法包括 Clemmensen 還原，以及先形成硫縮醛、再用 Raney Ni 還原的 Mozingo 還原。

解題方法

圖中反應物是芳香環連接酮羰基，羰基另一側連著三碳烷基鏈；產物則是芳香環連接直鏈烷基，羰基碳已成為 $CH_2$。因此，判斷重點是各試劑能否將酮的 $C=O$ 還原成 $CH_2$。

選項分析

• (A) $\mathrm{Zn(Hg),\ HCl}$，加熱回流：正確。 這是 Clemmensen 還原，可將酮的羰基轉成亞甲基，符合圖示轉換。

解題方法

圖中起始物是帶有甲酯取代基的環戊酮；產物保留環酮，並將甲酯轉成連接在環上的三級醇，醇碳帶有兩個甲基。甲酯與甲基 Grignard 試劑反應，需要加成兩次，才能形成 $-\mathrm{C(OH)(CH_3)_2}$。由於環酮也會與 Grignard 試劑反應，必須先將環酮保護，反應後再解保護。

核心觀念

酯與 Grignard 試劑反應時，第一次加成後會先脫去甲氧基形成酮；酮再接受第二次加成，酸性處理後生成三級醇。因此，甲酯要轉成帶兩個甲基的三級醇，所需試劑是 $2\,\mathrm{CH_3MgBr}$。

環酮可用乙二醇在酸催化下形成環狀縮酮保護。縮酮不會被 Grignard 試劑加成；反應完成後再以酸水解，恢復環酮。

選項分析

• (A) 錯誤。 未先保護環酮，$2\,\mathrm{CH_3MgBr}$ 也會與環酮反應，無法只將甲酯轉成目標三級醇。
• **(B) 錯誤。

核心觀念

環己烷椅式構形中，取代基可位於軸向或赤道向；椅式翻轉會使每個取代基在軸向與赤道向間互換，但不改變取代基在環平面上的上、下方向，因此順反關係保持不變。

對於 $1,3$-雙取代環己烷，順式構型的椅式構形為「雙軸向」或「雙赤道向」。軸向取代基會與環上同側的軸向氫產生 $1,3$-雙軸向排斥，因此取代基越龐大，越偏好赤道向。

解題方法

題目中的取代基位於環己烷的 $1$、$3$ 位，且為順式。兩種椅式構形因此分別是雙軸向與雙赤道向：

雙赤道向構形可同時減少兩個取代基的軸向排斥。尤其第三丁基體積很大，強烈偏好赤道向；甲基也偏好赤道向。因此較穩定的構形是兩者皆在赤道向。

選項分析

核心觀念

本題考傅-克烷基化反應的親電體如何形成，以及碳正離子的穩定性。烯烴在酸性條件下接受質子，形成較穩定的碳正離子；苯環再進攻碳正離子，經去質子化恢復芳香性，生成烷基苯。

碳正離子穩定性通常為三級 $>$ 二級 $>$ 一級。質子加到烯烴時，會優先形成較穩定的碳正離子。

解題方法

將 1-丁烯寫成 $\mathrm{CH_2=CHCH_2CH_3}$。在 HF 提供的酸性條件下，質子加到末端的 $\mathrm{CH_2}$，使正電荷落在相鄰的第二個碳上：

所得為二級丁基碳正離子。苯環進攻帶正電的第二個碳，接著失去質子以恢復芳香性，得到：

產物為 $\mathrm{C_6H_5-CH(CH_3)-CH_2CH_3}$，名稱是 2-苯基丁烷，也稱仲丁基苯。

核心觀念

本題考三種常見人名反應的官能基轉換、反應試劑與反應條件：

• Jones 氧化：把醇氧化成醛、酮或羧酸，依醇的級數而定。
• Wittig 反應：把醛或酮的羰基轉換成碳碳雙鍵。
• Clemmensen 還原：把醛或酮的羰基還原成亞甲基。

解題方法與反應說明

(a) Jones oxidation（Jones 氧化）

**試劑與條件：**三氧化鉻 $CrO_3$、硫酸 $H_2SO_4$，常以丙酮作溶劑；反應中形成鉻酸氧化劑。

依醇的級數判斷產物：

• 一級醇先氧化成醛，在含水條件下會繼續氧化成羧酸：

• 二級醇氧化成酮：

• 三級醇的羥基碳沒有可供此氧化途徑移除的氫，通常不發生 Jones 氧化。

**解題切入點：**先辨認醇是幾級，再依序套用產物規則。一級醇在此反應條件下通常不停留在醛，而會進一步生成羧酸。

(b) Wittig reaction（Wittig 反應）

**反應物與試劑：**醛或酮與磷葉立德反應，生成烯烴及三苯基膦氧化物。

磷葉立德常寫成 $Ph_3P=CHR$，也可用 $Ph_3P^+-CHR^-$ 表示其電荷分離形式。其與羰基的總反應可表示為：

核心觀念

本題考查鹼性與共軛酸酸性的關係，以及孤電子對是否參與芳香性。鹼接受質子後形成共軛酸；共軛酸的 $pK_a$ 越大，代表共軛酸越弱，因此原來的鹼越強。

解題方法

圖中比較的是中性吡啶與中性吡咯：吡啶為六員芳香環，氮原子上有一對孤電子；吡咯為五員芳香環，含有一個 $NH$。題目給出的共軛酸 $pK_a$ 分別是吡啶鎓離子 $5.23$、吡咯鎓離子 $0.40$。

比較兩者的 $pK_a$：

因此吡啶的共軛酸較弱，吡啶是較強的鹼。

原因在於兩個氮原子的孤電子對用途不同：

核心觀念

威廉森醚合成（Williamson ether synthesis）是以烷氧負離子或酚氧負離子作為親核試劑，進攻烷基鹵化物，經由 $S_\mathrm{N}2$ 親核取代反應形成醚的方法。

其通式為：

其中 $\ce{RO^-}$ 是烷氧負離子，$\ce{R'X}$ 是烷基鹵化物，$\ce{X^-}$ 是離去基。反應以一步協同方式進行：親核試劑從離去基的背面進攻烷基碳，同時形成新的 $\ce{C-O}$ 鍵並斷裂 $\ce{C-X}$ 鍵。

解題方法與反應實例

以製備乙氧基苯（苯乙醚）為例，使用苯酚、氫化鈉及溴乙烷：

產物 $\ce{C6H5OCH2CH3}$ 是乙氧基苯。選用溴乙烷作為烷基化試劑，是因為它屬於一級烷基鹵化物，適合進行 $S_\mathrm{N}2$ 反應。

逐步反應機構

第一步：形成酚氧負離子

氫化鈉中的氫負離子 $\ce{H^-}$ 從苯酚的 $\ce{O-H}$ 鍵取得質子，形成氫氣與苯氧負離子：

核心觀念

Fischer 酯化是羧酸與醇在酸催化下進行的可逆反應，生成酯與水。反應本質是親核醯基取代：醇作為親核試劑進攻羧酸的羰基碳，經過四面體中間體後脫去水，形成酯。

一般反應式為：

酸催化劑提供質子以活化羰基，並在反應最後再生，因此不會被淨消耗。此反應可逆，增加醇的用量或移除生成的水，能使平衡偏向酯的生成。

解題方法與反應機構

以乙酸與乙醇製備乙酸乙酯為例：

機構中的質子轉移可由反應混合物中的醇、水或酸協助進行。

1. 質子化羰基氧
   酸提供的質子與羰基氧結合，使羰基碳的親電子性提高，更容易受到醇進攻。

   $$\ce{CH3C(=O)OH + H+ -> CH3C(=OH+)OH}$$

2. 乙醇進攻羰基碳
   乙醇氧上的孤電子對進攻羰基碳，羰基 $\pi$ 電子移至氧，形成四面體中間體。

   $$\ce{CH3C(=OH+)OH + HOCH2CH3 -> CH3C(OH)(OH)(O+HCH2CH3)}$$

3. 質子轉移，形成良好離去基
   將乙醇氧上的質子轉移至羧酸原有的羥基氧，使其成為 $\ce{H2O}$。水是良好的離去基。

核心觀念

本題考查常見有機取代基的結構，以及取代基與母體分子相連的位置。結構式末端的長鍵「—」代表該取代基與分子其他部分的連接鍵；$\mathrm{Ph}$ 代表苯基 $\mathrm{C_6H_5}$。

解題方法與各基團結構

依名稱辨認碳骨架、官能基與連接原子，再寫出取代基結構：

• (a) benzyl（苄基）：苯基接亞甲基，經由亞甲基碳連接母體。
  $\mathrm{C_6H_5CH_2—}$

• (b) benzoyl（苯甲醯基）：苯基接羰基，經由羰基碳連接母體。
  $\mathrm{C_6H_5C(=O)—}$

• (c) methanesulfonyl（甲磺醯基）：甲基接磺醯基中的硫，經由硫原子連接母體。
  $\mathrm{CH_3S(=O)_2—}$

• (d) isopropyl（異丙基）：中央甲次碳連接兩個甲基，並由中央碳連接母體。
  $\mathrm{(CH_3)_2CH—}$