107 中央造幣廠分類職 工業安全衛生員 1 (職業安全衛生相關法規與…) 考古題詳解

核心觀念

圖中掃描頁面是職業安全衛生法規申論題，沒有顯示有機反應物結構；題目所列試劑 $\mathrm{NH_2NH_2}$、$\mathrm{KOH}$、加熱，則是 黃鳴龍－沃爾夫－凱什納還原（Wolff–Kishner reduction）條件。

解題方法

此反應將醛或酮的羰基還原成亞甲基：醛的 $\mathrm{-CHO}$ 轉為 $\mathrm{-CH_3}$；酮的 $\mathrm{>C=O}$ 轉為 $\mathrm{>CH_2}$。反應先由肼形成腙，再在強鹼與加熱條件下移除氮，完成羰基碳的還原。

解題技巧

核心觀念

題目所附掃描圖顯示的是職業安全衛生法規問答，沒有第（十）題的反應物結構。僅有試劑順序，不能唯一判定產物；以下以起始物為烷基鹵化物 $R-X$ 為前提作答。

這組試劑考的是疊氮化物取代反應，接著將有機疊氮化物還原為一級胺。

解題方法

1. $NaN_3$ 在丙酮中提供 $N_3^-$。若起始物為適合 $S_N2$ 反應的烷基鹵化物，$N_3^-$ 取代離去基 $X$： $R-X \xrightarrow{NaN_3,\ \text{acetone}} R-N_3$

2. $LiAlH_4$ 將有機疊氮化物還原為胺；接著以 $H_2O$ 處理，完成反應後處理： $R-N_3 \xrightarrow{1.\ LiAlH_4\quad 2.\ H_2O} R-NH_2$

核心觀念

由元素質量百分比求實驗式，再以分子量求分子式。酮類的官能基為羰基 $\mathrm{C=O}$；五員環酮指羰基碳在五員環內。

解題方法

假設化合物為 $100\ \mathrm{g}$，各元素的莫耳數為：

除以最小值 $1.025$，得到莫耳比約為：

實驗式為 $\mathrm{C_6H_{10}O}$，其式量為：

題示分子量也是 $98$，故分子式即為 $\mathrm{C_6H_{10}O}$。

五員環酮的母體為環戊酮 $\mathrm{C_5H_8O}$。增加一個碳且維持飽和酮的分子式，可在環上加一個甲基，形成下列兩種位置異構物：

• 2-甲基環戊酮：甲基位於羰基相鄰的環碳上。
• 3-甲基環戊酮：甲基位於距羰基一個環碳的位置；環的對稱性使 3 位與 4 位等價。

兩者分子式均為 $\mathrm{C_6H_{10}O}$。

解題技巧

先用百分組成求最簡整數比，再以「分子量 ÷ 實驗式量」確認分子式倍數。結構判斷時，環戊酮母體已含五個碳，剩餘的一個碳為環上的甲基取代基。

（二）乙醇敘述判斷與修正

核心觀念

本題考乙醇的酯化、與活性金屬反應、脫水反應，以及與水的互溶性。

各敘述分析

1. 錯誤。 乙醇與醋酸生成醋酸乙酯屬酯化反應，通常用濃硫酸作酸催化劑並加熱；氫氧化鈉會中和醋酸，不適合作為酯化催化劑。反應式為：

2. 錯誤。 鈉與乙醇反應生成乙醇鈉及氫氣，不生成氫氧化鈉或氧氣：

3. 錯誤。 乙醇脫水不會生成乙酸。乙醇在濃硫酸及適當加熱條件下脫水，主要生成乙烯或乙醚；生成乙酸屬氧化反應，不是脫水反應。

4. 錯誤。 乙醇可與水以任何比例互溶。

5. 正確。 乙醇在濃硫酸、較高溫度下分子內脫水生成乙烯：

溫度較低時，乙醇可分子間脫水生成乙醚：

解題技巧

判斷乙醇與鈉的反應，抓住「醇羥基的氫被鈉取代，放出氫氣」；判斷濃硫酸脫水，則注意產物取決於反應條件。醋酸生成乙酸乙酯是酯化，乙酸生成則需氧化條件。

（三）芳香族化合物反應與結構

核心觀念

芳香環取代反應需考慮取代基的定位效應；過錳酸鉀可將直接連接於芳香環的烷基側鏈氧化為羧基。分子式可用來核對取代或氧化前後的原子數變化。

解題方法與資訊限制

與題示分子式及氧化產物相符的典型起始物是硝基甲苯，分子式為 $\mathrm{C_7H_7NO_2}$。其甲基側鏈經鹼性過錳酸鉀加熱氧化，再中和，轉變為羧基；

核心觀念

本題考查檸檬烯的立體異構、$R/S$ 絕對構型，以及單萜合成酶催化二磷酸香葉酯（geranyl diphosphate, GPP）環化的碳正離子機制。

檸檬烯的骨架可寫成 1-甲基-4-(丙-1-烯-2-基)環己-1-烯，分子式為 $\mathrm{C_{10}H_{16}}$。唯一的手性中心在環上第 4 位。$(R)$-與 $(S)$-檸檬烯互為對映異構物：兩者的連接方式相同，手性中心的絕對構型相反。

解題方法：畫出兩個立體異構物

先畫六員環，依序標示環上 $\mathrm{C1=C2-C3-C4-C5-C6}$；在 C1 接一個甲基，在 C4 接一個異丙烯基 $\mathrm{-C(=CH_2)CH_3}$。C4 同時接氫，因此是立體中心。

在 C4 按 CIP 規則排列優先序：

1. 異丙烯基 $\mathrm{-C(=CH_2)CH_3}$
2. 沿環經 C3、往環內雙鍵方向的路徑
3. 沿環經 C5 的路徑
4. 氫

在同一個環骨架上，將 C4 的氫與異丙烯基畫成一實楔、一虛楔；兩者互換，即得另一個對映異構物。依上述優先序判定，使最低優先序氫背向觀察者時，$1\to2\to3$ 順時針者為 $(R)$，逆時針者為 $(S)$。

解題方法：GPP 環化機制

在單萜合成酶活性部位中，二價金屬離子協助 GPP 的二磷酸基離去。此反應不是單純讓直鏈 GPP 直接成環；它先經烯丙基異構化，形成可採取成環構形的二磷酸芳樟酯（linalyl diphosphate, LPP）。

反應步驟如下：

1. 離子化與異構化：​GPP 的二磷酸基離去，形成烯丙基碳正離子／二磷酸根離子對；二磷酸根再於烯丙位置回接，形成 LPP。這一步使底物能繞 C2–C3 單鍵旋轉，採取適合環化的構形。
2. 再離子化：​LPP 的二磷酸基再次離去，形成反應性烯丙基碳正離子。
3. 分子內成鍵：​底物遠端雙鍵進攻帶正電的碳，形成新的 C–C 鍵並關成六員環，產生 α-松油基碳正離子（$\alpha$-terpinyl cation）。