有機化學

非典型碳陽離子

非典型碳陽離子 (Nonclassical Carbocation)
中央研究院化學所博士後研究員 梁家榮

碳陽離子一般的生成是由接續在碳原子上的共價鍵斷裂,使離去基 (leaving group) 離去而產生。因為不滿足八隅體的形態,所以是屬於較不穩定的結構。其穩定度可以由不同類型的取代基,使非定域電子 (delocalized electron) 產生共振 (resonance) 效應或利用超共軛 (hyperconjugation) 效應來穩定碳陽離子。

除此之外還有一類碳陽離子,稱為非典型碳陽離子。

威廉遜醚類的合成法

威廉遜醚類的合成法(Williamson ether synthesis)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 鍾長志

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圖一 亞歷山大.威廉.威廉遜(來源:參考資料 1)

亞歷山大.威廉.威廉遜 (Alexander William Williamson, 1824-1904)(圖一),出生於倫敦。

1844 年開始在吉森大學 Justus von Liebig 的實驗室工作。陸續在 1846 -1847 年間又發表了包含漂白鹽 (bleaching salts)、臭氧,以及普魯士藍 (Prussian blue) 等研究的期刊,其在化學史上有一重要的貢獻是威廉遜醚類的合成。2

當時,因為已經有科學家發現硫酸和醇類反應會產生新的重排。威廉遜便設計了實驗,想藉由取代的方式製造出不同的醇類,再藉由不同的醇類合成醚類;在製造醇類的過程中,意外的發現了醚類可以透過乙醇鹽 (ethoxide) 和碘乙烷 (ethyl iodide) 製備。(圖二)

3D有趣實驗:彩色漩渦

3D有趣實驗:彩色漩渦
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班施慧淳

前言

在鮮奶中加入洗潔精時,洗潔精中的親油基分子會包圍牛奶中的脂肪而迅速形成微胞。在形成微胞的過程中會造成漩渦式的混亂,滴入的色素分子會被衝撞而散亂分布,形成漩渦式的色彩變化。

實驗影片

3D有趣實驗:彩色漩渦,開啟YouTube影片後,若設備允許,可以開啟最高解析度。右下角可以選擇2D或開啟3D。若開啟3D,選項有並排或紅藍等3D效果選項,請依您的設備選取適當格式。

3D有趣實驗:油脂肥皂變變變

3D有趣實驗:油脂肥皂變變變
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班吳俊良

前言

肥皂是我們常見的界面活性劑,主要是由親水基和親油基所組成的。肥皂的親油基是烴基,烴基可能是飽和的烷烴,具有不同的碳鏈長,一般含碳原子15個以上,故RCOONa的方式來呈現。但肥皂水遇酸性溶液時,則會有脂肪酸(油脂)游離析出並懸浮水溶液中。

實驗影片

3D有趣實驗:有氧運動-氧化還原反應,開啟YouTube影片後,若設備允許,可以開啟最高解析度。右下角可以選擇2D或開啟3D。若開啟3D,選項有並排或紅藍等3D效果選項,請依您的設備選取適當格式。

盧奇還原反應

盧奇還原反應 (Luche Reduction)
國立臺灣師範大學化學系研究所 胡婷嘉

Luche 還原反應由 Jean Louis Luche 於 1978 年所提出,利用七水合三氯化鈰 $$\mathrm{(CeCl_3\cdot 7H_2O)}$$ 以及硼氫化鈉 $$\mathrm{(NaBH_4)}$$,以甲醇等醇類作為溶劑,將酮、醛以及 $$\alpha,\beta-$$不飽和醛酮有效且有選擇性的還原成烯醇類的方法(如 eq1、2)。

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主家 理察•赫克 Richard Fred Heck

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主家 理察•赫克 Richard Fred Heck
國立臺灣師範大學化學系研究生 陳奕儒

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圖一 理察•赫克 Richard Fred Heck(來源:參考資料 1)

1931 年 8 月 15 日出生在美國麻塞諸塞州斯普林菲爾德 (Springfield, MA, USA),由於在鈀金屬催化交叉耦合有機合成反應 (Palladium catalyzed cross-coupling reaction) 的卓越開創性研究,而與根岸英一 (Ei-ichi Negishi) 和鈴木章 (Akira Suzuki) 於 2010 年共同獲頒諾貝爾化學獎。

赫克的主要貢獻是藉由鈀金屬直接活化烯類化合物 sp2 碳-氫鍵與親電性試劑耦合構成新的 sp2 碳 -sp3 碳鍵,
如下列反應式所示(式一):

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式一

這樣的交聯耦合反應大大的影響了研發新藥、材料甚至是既有的工業製程。讓設計上將想要合成的大分子切割成容易製備的親核試劑部分與親電試劑部分,再各別合成後以鈀金屬催化耦合反應將兩分子直接組合在一起,有效的形成碳 – 碳鍵、同時避免在進行某些官能基在反應條件不適合的問題,使得建構複雜分子的策略得以大幅改變。

化學傳記:近代重要化學家 約翰∙肯尼斯∙史帝利 John Kenneth Stille

化學傳記:近代重要化學家 約翰∙肯尼斯∙史帝利 John Kenneth Stille
國立臺灣師範大學化學系研究生 楊棠皓

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圖一 J. K. Stille(參考資料2)

在現今有林林總總的鈀金屬催化不斷地被開發出來,例如赫克反應(Heck 反應)、熊田耦合 (Kumada coupling)、薗頭耦合 (Sonogoshira coupling),以及近期的根岸耦合 (Negishi coupling)、鈴木耦合 (Suzuki coupling) 等等,5在有機金屬合成方面均佔有一席之地,約翰∙肯尼斯∙史帝利—將鈀金屬催化應用在有機錫化合物上的權威科學家之一。

史帝利耦合 (Stille coupling) 1-3 有著高度取代基容忍度、試劑容易製備且保存等優點,因此不只在高分子化學方面有卓越的成就,甚至是在天然物合成方面的應用,也有著不同凡響的貢獻。

1930 年 5 月 8 日,史帝利出生在美國西南部亞利桑那州的第二大城市-圖森;在 1952 年的亞利桑那州大學則取得學士學位,隔年則再拿到碩士學位;1957 年則在美國伊利諾州大學的 Carl Marvel 實驗室裡拿到了博士學位。

化學傳記:2005年諾貝爾化學獎得主-羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs)

化學傳記:2005年諾貝爾化學獎得主-羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs)
國立臺灣師範大學化學系博士生 陳維家

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圖一 羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs,來源:參考資料4)

羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs,1942年2月27日至今,圖一)1,2,1942 年出生於肯塔基州的凱爾弗特市,那是一個以農業為主的地區,其父親為農場工作者、母親是教師、兩個姊妹分別為教師與電子技師。

少年時期,格拉布的父親常帶他建造房屋、修繕水電、組裝農場機具,而母親則帶著他瀏覽各種書籍,他在兩人中學到了及智慧和閱讀習慣,並被肯塔基州西邊的鈾礦精煉廠和國中科學老師 (Mis. Baumgardner) 引發了他對化學的興趣。由於少年常在農場工作的緣故,格拉布最後選擇了佛羅里達的農業化學作為主修。

大學時格拉布參與了分析動物糞便的暑期專題研究,並認識了在有機化學實驗室的朋友,藉由在朋友實驗室幫忙的機會,他研讀了許多有機化學的教科書並發現自己對於有機化學實驗的熱愛,最後受到朋友指導教授 Merle Battiste 的鼓勵前往紐約州的哥倫比亞大學,在 Ronald Breslow 的指導下獲得化學博士學位。

二甲基黃

二甲基黃 (N,N-dimethyl-4-(phenyldiazenyl)benzenamine)
國立臺灣師範大學化學系碩士班 薛園馨

2014 年 12 月 6 號,香港衛生署抽驗德昌黑胡椒豆乾,發現內含致癌物二甲基黃,12 月 12 日懷疑來源是彰化縣的久元企業社,12 月 13 日驗出其乳化劑含有二甲基黃,此為毒豆皮事件。1

化學傳記:近代重要化學家-檜山 為次郎 Tamejiro Hiyama

化學傳記:近代重要化學家-檜山 為次郎 Tamejiro Hiyama
國立臺灣師範大學化學系博士生 李家睿

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圖一、檜山為次郎教授(來源:參考資料1)

檜山為次郎教授 (1946年8月24日迄今,現年68歲),為日本有名的有機化學學者。
1969年畢業於京都大學(Kyoto University)工學部工業化學科,並繼續在京都大學攻讀碩士學位(1971年畢業)。而後仍繼續在京都大學做研究,
1972年擔任野崎一教授(Prof. Hitoshi Nozaki)的助理教授一職(1972-1981 年);而在任職期中完成了他的博士學位(1975年)。於1975年9月至1976年8月期間以博士後研究員的身分到當時在美國哈佛大學(Harvard University)任職教授的岸義人教授(Prof. Yoshito Kishi)團隊做研究。
而後,1977年在京都大學與野崎一教授共同發展出新穎的有機金屬催化反應(式1)。

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