再結晶 (Recrystallization)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級薛園馨研究生

再結晶是在化學應用上是用來純化化學物質的方法，其原理是因為不同物質由不同原子組成，不同原子有不同大小的半徑，因此會有不同的晶格結構。不同晶格結構一起結晶的機率很低，因此若再結晶一次得到90%產物，將產物再次再結晶就會得到99%高純度的單一產物。

 

圖一、不同物質有不同結晶結構

在了解再結晶的原理後，再結晶有一些大方向的原則必須掌握，若條件控制得當則能得到非常純且回收率很高的產物。

• 溶劑挑選

  再結晶最需要注意的地方就是溶劑的選擇，其原則為不與產物發生化學反應、在高溫時能全溶產物的最少量並且對產物溶解度隨溫度變化越大越好，對雜質溶解度隨溫度變化越小越好，產物溶解度隨溫度變化越大，就可以使用越少的溶劑，回收率就會越高；雜質溶解度隨溫度變化越小，雜質在升溫→降溫後結晶出來的量越少，一次再結晶得到的產物越純。

  

  圖二、適當溶劑對產物溶解度示意圖

•  冷卻速度

  冷卻的越慢，產生會越大的結晶，因為只要有一個地方開始結晶，物質會沿著結晶表面繼續規則排列結晶，物質在溶劑移動速率很慢。若降溫太快，物質還來不及到已經結晶的點，就被迫結晶，則會發生結晶的點很多但是都較細小的狀況。

接下來我們會介紹兩個常見的再結晶方法，由溶劑中雜質溶解度大小來決定使用方法。

• 單一溶劑再結晶 (Single-solvent recrystallization)

  產物A +可溶雜質B (+可溶雜質C、D、……)

將混和物加入燒杯後，加入適當溶劑，此時部分可溶雜質B就會先溶在溶劑內，加熱使所有固體溶解，再冷卻使產物結晶出來，抽氣過濾或重力過濾，用不溶解產物的低溫溶劑沖掉結晶上的原溶劑殘留，取固體烘乾即可能到高純度的產物A，若找到的溶劑不適當使雜質B也一起結晶出來(由測熔點、NMR、……)，由於每再結晶一次大部份雜質B會留在濾液，也就是多做幾次再結晶雜質B的量便會大幅減少，就可得到高純度的產物A。

• 熱過濾再結晶(Hot filtration-recrystallization)

  用來分離化合物A、雜質B和不純且不溶解的雜質C

步驟和單一溶劑再結晶類似，不過多了不溶解雜質C，因此在加熱後馬上用濾紙過濾，去掉不溶解的固體雜質C，取濾液靜置冷卻後，過濾取固體烘乾即可得到高純度產物A

適用單一溶劑再結晶法的混和物	適用單一溶劑再結晶法的混和物

圖三、兩種再結晶方法是用混和物溶解度示意圖

總結

再結晶是一個非常好的純化手段，不論是食品、藥品、……等都會用到再結晶，尤其結晶後還可以利用X-Ray單晶繞射來鑑定結構，是一個化學人必須精通的實驗方法之一。

---

資料來源

1. Humphreys, F. J. & Hatherly M.(2004), Recrystallization and Related Annealing Phenomena (Second Edition), Baker & Taylor Books.
2. 結晶
   http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%99%B6%E4%BD%93%E7%BB%93%E6%9E%84
3. 重結晶
   http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E7%BB%93%E6%99%B6
4. Recrystallization (chemistry)
   http://en.wikipedia.org/wiki/Recrystallization_(chemistry)#Ice

遷移反應（Migration）
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級陳培杰研究生

遷移(migration)通常涉及一個取代基由一個原子轉移到同一個分子中的另一個原子的過程，也算是重排反應(rearrangement)裡面的其中一種。先讓我們來看看簡單的碳陽離子重排反應(carbocation rearrangement)，以 3-Methyl-2-butanol 為例： Continue reading →

香豆素 (Coumarin)
國立臺灣師範大學化學系博士班一年級陳筱鳳

香豆素 ( Coumarin )，其英文名稱源自於零陵香豆的西班牙文「coumarou」。學名為 \(\mathrm{2H-1-}\)苯并吡喃\(-2-\)酮，是一含有氧原子之雜環化合物（heterocycle），為 \(\alpha-\)吡喃酮（\(\alpha-\)pyrone）和苯環(benzene)的縮合產物，結構如圖一所示。 Continue reading →

離去基 (leaving group)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級胡婷嘉研究生

在親核取代反應(nucleophilic substitution)和消去反應(elimination)中，離去基的好壞占有決定性的因素。在親核反應中，從被親核試劑攻擊的分子上，帶著一對電子斷裂出去的原子或基團稱為離去基(leaving Group)，一般用 L 或 LG 代表，可以為帶電的離子，也可以為不帶電的中性分子。 Continue reading →

2-碘醯基苯甲酸與戴斯－馬丁氧化劑（（2-Iodobenzoic acid and Dess－Martin periodinane）
國立臺灣師範大學化學系博士班二年級林欣慧

氧化還原反應是生活中常見的反應，例如我們的細胞經由呼吸作用將葡萄糖氧化成二氧化碳及水，而獲得能量，過程當中是以氧氣作為氧化劑。而氧化劑有很多種，例如氯鉻酸吡啶鹽（PCC）、次氯酸、臭氧，以及現在要介紹的 2-碘醯基苯甲酸（2-iodobenzoic acid, IBX）與戴斯－馬丁氧化劑（Dess－Martin periodinane, DMP）（圖一）。 Continue reading →

樹枝狀聚合物（Dendrimer）
國立臺灣師範大學化學系博士班三年級梁家榮

樹枝狀聚合物是從中心延伸出許多像樹枝一般結構的支鏈，組合成外觀看似一個球形的一種超分子（supermolecule）。主要分成三個部分，1. 核心部分。2. 從核心延伸出重複片段的支鏈層。3. 最外層的官能基團。

與另一種相似結構的大分子超分支聚合物（hyperbranched polymer）不同的地方是，超分支聚合物的製備方式是一步合成，所以會受到立體障礙效應（steric effect）和官能基的不同所影響，從核心合成出許多長度、形狀不一的支鏈。比較容易製備，但是不容易控制分子的大小。 Continue reading →

吲哚 (Indole)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級翁于婷研究生

十九世紀末，一開始吲哚化合物只被用來使用在染料原料上，之後，人們開始對這一類的化合物有極大的興趣，並發現在很多生物鹼當中非常的常看見。

有鑑於工業上、農業上的應用，吲哚 (indole)類化合物在生物和化學上占有舉足輕重的地位，這一類化合物的合成方法已經被研究了超過一百年，直到最近幾年，吲哚的合成已經有了有效的方法可以合成，例如：費雪吲哚合成 (Fischer indole synthesis)、馬德隆環化N-醯基-鄰-甲苯胺 (Madelung cyclization of N-acyl-o-toluidines)等方法都可以得到高產率的吲哚類化合物。 Continue reading →

影響雙分子親核基取代反應速率之因素
國立臺灣師範大學化學系四年級學生劉曉橋

一.   簡介 $$S_N2$$ reaction：

$$S$$ 代表取代(substitution)，$$N$$ 代表親核性的(nucleophilic)，$$2$$ 則代表兩個分子，即此反應有兩個分子參與速率決定步驟(rate determing step)。此反應為親核基取代反應的其中一種，且僅有單一步驟。而在化學動力學上，$$S_N2$$ 反應為一個二級反應，其反應速率正比於二反應物濃度，即：$$\mathrm{R=k[Nu:^-][RX]}$$ Continue reading →