阿摩線上測驗
60.下列一般藥物官能基的pKa，依序由低排到高，何者正確？①phenol ②sulfonimide ③arylcarboxylic acid ④sulfonic acid
(A)①③②④
(B)④③②①
(C)③④①②
(D)②④③①
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統計： A(567), B(4946), C(2098), D(887), E(0) #2180394
統計： A(567), B(4946), C(2098), D(887), E(0) #2180394
詳解 (共 8 筆)
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#4171209
請問最佳解，OH基不是推電子基嗎?
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我要上榜
#7540767
從結構判斷 \( \text{p}K_a \) 的核心原則是：解離後的共軛鹼（負電荷）越穩定，酸性越強，\( \text{p}K_a \) 越低。
這題的正確答案是 (B) ④③②①。
以下教你如何用有機化學的結構分析法（電負度、共振、誘導效應），快速判斷各官能基的酸性與 \( \text{p}K_a \) 大小：
一、 結構與共軛鹼穩定度分析
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1. ④ sulfonic acid (磺酸，\( \text{R-SO}_3\text{H} \))
結構特徵：解離出 \( \text{H}^+ \) 後，負電荷落在氧原子上，且兩側有兩個吸電子力極強的 \( \text{S=O} \) 基團。
共軛鹼穩定度：負電荷可以在 3 個氧原子 之間共振分散（形成 3 個等效共振結構），穩定度極高。
\( \text{p}K_a \) 範圍：約 -1 ~ -3（強酸，最低）。
2. ③ arylcarboxylic acid (芳香族羧酸，\( \text{Ar-COOH} \))
結構特徵：解離出 \( \text{H}^+ \) 後，負電荷落在氧原子上，身旁有一個 \( \text{C=O} \) 基團。
共軛鹼穩定度：負電荷可以在 2 個氧原子 之間共振分散。
\( \text{p}K_a \) 範圍：約 4 ~ 5。
3. ② sulfonimide (磺醯亞胺，\( \text{R-SO}_2\text{-NH-SO}_2\text{-R'} \))
結構特徵：解離出的質子來自 氮原子（N）。
共軛鹼穩定度：雖然負電荷落在電負度較低的氮原子上（氮的電負度 \( < \) 氧），但氮兩側接了 2 個強吸電子的磺醯基（\( -\text{SO}_2- \)），能將氮上的負電荷拉走並共振到 4 個氧原子上。
\( \text{p}K_a \) 範圍：約 5 ~ 6（酸性比一般醯亞胺強很多，但略弱於羧酸）。
4. ① phenol (酚，\( \text{Ar-OH} \))
結構特徵：解離出 \( \text{H}^+ \) 後，負電荷落在氧原子上，直接連結苯環。
共軛鹼穩定度：負電荷可以共振分散到苯環的碳原子上。但因為碳的電負度低於氧，共振穩定的效果遠不如分散到其他氧原子上。
\( \text{p}K_a \) 範圍：約 10（弱酸，最高）。
二、 判斷 \( \text{p}K_a \) 的 4 大口訣（CARD 原則）
遇到官能基比酸性時，依照以下順序檢查：
Charge（電荷）：帶正電荷的質子化官能基酸性通常最強。
Atom（原子）：
同一週期：原子電負度越大，越能承受負電荷（酸性：\( \text{O-H} > \text{N-H} > \text{C-H} \)）。
同一主族：原子體積越大，越能分散負電荷（酸性：\( \text{S-H} > \text{O-H} \)）。
Resonance（共振效應）：解離後負電荷能共振分散到的高電負度原子（如氧）越多，共軛鹼越穩定，酸性越強（磺酸 \( > \) 羧酸 \( > \) 酚）。
Dipole / Inductive（誘導效應）：鄰近有強吸電子基（如 \( -\text{CF}_3, -\text{NO}_2, -\text{SO}_2- \)）時，會拉走電荷、穩定共軛鹼，從而提高酸性。
三、 本題總結排序
|
官能基 |
解離位置 |
共振/誘導效應特點 |
估計 pKa |
|
④ sulfonic acid |
\( \text{O-H} \) |
負電荷在 3 個氧 間共振，穩定度最高 |
\( \approx -1 \) |
|
③ arylcarboxylic acid |
\( \text{O-H} \) |
負電荷在 2 個氧 間共振 |
\( \approx 4.2 \) |
|
② sulfonimide |
\( \text{N-H} \) |
雖然是 \( \text{N-H} \)，但受 2 個 \( -\text{SO}_2- \) 強拉電子穩定 |
\( \approx 5.5 \) |
|
① phenol |
\( \text{O-H} \) |
負電荷與苯環碳共振，穩定度有限 |
\( \approx 10 \) |
\( \text{p}K_a \) 由低到高排列（酸性由強到弱）：④ \( \rightarrow \) ③ \( \rightarrow \) ② \( \rightarrow \) ①，選 (B)。
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