有機反應

取代、加成、消去、自由基、氧化還原

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主 – 鈴木 章 (Akira Suzuki)

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主 – 鈴木 章(Akira Suzuki)
國立臺灣師範大學化學系博士生 陳筱鳳

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圖一 Akira Suzuki(來源:參考資料1)

鈴木 章 (Akira Suzuki) 1930 年出生於日本北海道的小鎮-鵡川町。高中時,對數學科開始覺得有趣,曾想要進一步去瞭解並學習,但高中畢業進入北海道大學後,接觸到了關於有機化學的書籍,認為化學才是自己真正感興趣的科目,決定於大學期間選擇化學作為自己的專業主修。

鈴木教授於 35 歲之前,幾乎都待在北海道大學,當了九年的學生,於 1959 年完成博士學程拿到了化學博士學位。在其博士論文中,使用有機金屬化合物,如格林納試劑和有機鋅化合物作為有機合成反應的中間體,發現並瞭解到有機金屬化合物在合成反應中是非常多變且有趣的。

然而,有一天周末下午,教授在書店中發現了一本在包裝上非常吸引他的化學書籍,是由赫爾伯特.布朗 (Herbert Charles Brown) 教授所寫的《硼氫化反應》。書拿在手上看得入迷,是少數幾本能讓他看得津津有味、捨不得放下的專業書籍

化學傳記:1973年諾貝爾化學獎得主-傑弗里.威爾金森(Geoffrey Wilkinson)

化學傳記:1973年諾貝爾化學獎得主-傑弗里.威爾金森(Geoffrey Wilkinson)
國立臺灣師範大學化學系博士生 黃婉澐

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圖一 傑弗里.威爾金森(來源:參考資料7)

傑弗里.威爾金森(Geoffrey Wilkinson,1921 年 7 月 14 日 - 1996 年 9 月 26 日,圖一),英國化學家,皇家學會院士。

無機化學及勻相過渡金屬催化領域的先驅者,於 1973 年與德國化學家恩斯特.奧托菲舍爾 (Ernst Otto Fischer) 因過渡金屬有機化合物的研究,共同獲得 1973 年諾貝爾化學獎。

威爾金森教授出生於英格蘭約克郡的 Springside,他的父親 Henry Wilkinson 是一名房屋裝修師;母親 Ruth 在一家當地的棉紡織廠工作。他開始對化學產生興趣源於叔叔的家庭—叔叔的妻子家中經營著一家小型的化學公司,專門為製藥工廠製造硫酸鎂 (Magnesium sulfate, MgSO4) 及硫酸鈉 (Sodium sulfate, Na2SO4)。

光延反應

光延反應 (Mitsunobu reaction)
國立臺灣師範大學化學研究所 胡婷嘉

光延反應1,2是 1967 年由日本的化學家 Oyo Mitsunobu 等人提出的。以醇類的酯化為例,先利用三苯基膦 (triphenylphosphane, PPh3) 以及偶氮二羧酸二乙酯 (Diethyl diazenedicarboxylate, DEAD) 或偶氮二甲酸二異丙酯 (diisopropyl azodicarboxylate, DIAD) 活化親核試劑 — 羧酸,再將一級或二級醇有效的醯化;若用不同的親核試劑攻打的話,可以將醇轉換成不同的官能基,如:酯基、胺基…等。由於反應條件溫和,轉換率很高、且可以置換成很多不同的官能基,在現代有機合成中是很常見的反應。

化學傳記:2001年諾貝爾化學獎得主-卡爾•巴里•夏普萊斯(K. Barry Sharpless)

化學傳記:2001年諾貝爾化學獎得主-卡爾•巴里•夏普萊斯(K. Barry Sharpless)
國立臺灣師範大學化學系博士生三年級 林欣慧

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圖一、卡爾·巴里·夏普萊斯 (來源:參考資料2)

卡爾·巴里·夏普萊斯1,1941 年 4 月 28 日生於美國賓州費城。1963 年於達特茅斯學院取得學士學位,1968 年在塔梅爾蘭教授 (Prof. Eugene E. Van Tamelen)3 的指導下於史丹福大學取得博士學位,主要研究領域為有機化學。隨後在柯爾曼教授的實驗室擔任博士後研究員 (Prof. James P. Collman)4,研究領域為有機/無機化學;1969 年轉往哈佛大學康拉德·布洛赫教授 (Prof. Konrad E. Bloch)5 實驗室進行酶學的研究。

霍納-沃茲沃思-埃蒙斯烯烴合成反應

霍納-沃茲沃思-埃蒙斯烯烴合成反應  (Horner-Wadsworth-Emmons Olefination)
國立臺灣師範大學化學系博士生 林欣慧

由天然物所發現的藥物分子結構中有許多的官能基,碳 – 碳雙鍵即是其中常見的一種。因此,對於如何合成碳 – 碳雙鍵就成為了科學家所注重的問題。在現今的化學界中已有許多成熟的碳-碳雙鍵合成方法,諸如:威悌反應 (Wittig reaction)、霍夫曼消去反應 (Hoffmann elimination) 等多種反應,以及今天要介紹的霍納-沃茲沃思-埃蒙斯烯烴合成反應 (Horner-Wadsworth-Emmons olefination, HWE olefination)(圖一)1,2

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圖一 霍納-沃茲沃思-埃蒙斯烯烴合成反應(來源:作者繪製)

HWE烯烴化反應是由Leopold Horner教授於1958年首先發表,而後在1965年由William S. Wadsworth、William D. Emmons兩位教授再進行研究完善的成果。

併發聯繼催化

併發聯繼催化(Concurrent Tandem Catalysis)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級 薛園馨

在講究效率與原子經濟 (Atom Economy) 的現在,一鍋化 (one pot) 的合成策略可以達到減少溶劑、省下繁複的純化時間與管柱層析時所使用的沖堤液、避免因純化步驟中造成產物流失而使產率下降等等的優點,是合成化學家努力的目標,這次要介紹的併發聯繼催化 (Concurrent Tandem Catalysis) 便是其中一種方法。

併發聯繼催化指的是在單一個反應容器內有兩個或多個催化循環結合使反應物順利的進行多步反應來產生預期的產物,這當中必須考慮到每個催化劑與基質、與中間產物的選擇性才能有好的產率,併發聯繼催化可細分為以下幾種主要類型。1

  • 第一型
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圖一、第一型的反應(作者繪製)

如圖一,反應物經催化劑甲催化後產生中間產物 C,中間產物 C 在與反應物 B 經催化劑甲催化下得到產物 P。1如圖二,首先金屬配位在反應物 4-戊炔-1-胺(I) 的參鍵上,配位後參鍵被氮的孤對電子攻擊而進行分子內合環反應,再脫去金屬得到的中間產物 2-甲基吡咯啉(II),此時溶劑內的三乙基矽烷 (III) 與中間產物 (II) 經過金屬催化下進行矽氫加成反應 (Hydrosilylation),得到最終產物含矽的吡咯烷 (IV)。2

有機反應
謎樣的分子:克里奇中間體

謎樣的分子:克里奇中間體

謎樣的分子:克里奇中間體 (Criegee intermediates, CIs)
國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士

2012年初,一篇備受矚目的突破性研究論文在期刊「科學 (Science)」上發表,標題是「從 $$CH_2I$$ 和 $$O_2$$ 的反應直接進行克里奇中間體的動力學測量」。ScienceDaily 撰文報導:科學家發現一個對抗全球暖化的新利器─大氣中能冷卻地球的分子;BBC新聞科學版也發文介紹這個「謎樣」的分子。這種特殊分子叫做「克里奇中間體 (Criegee intermediates, CIs)」或「克里奇雙自由基 (Criegee biradicals)」,得名自德國有機化學家克里奇 (Rudolf  Criegee)。

鮑德溫規則

鮑德溫規則 (Baldwin’s rules)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級胡婷嘉研究生

許多化合物中都含有環形結構,預測起始物會經過甚麼樣的反應機構,而形成環化產物就是很重要的步驟。而最廣為人知的推測方式就是鮑德溫規則 (Baldwin’s rules)。也稱為鮑德溫閉環規則。鮑德溫規則最早是在 1976 年,整理了很多實驗的數據所歸納而來的。鮑德溫規則的基礎就建立在觀察和各原子在立體空間中的關係,例如:鍵與鍵中間的距離、鍵角和其他原子離反應中心的位向。

共軛加成(Conjugate Addition)

共軛加成(Conjugate Addition)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級陳培杰

共軛加成是一種類似加成反應的有機反應,一般的加成反應發生在具有雙鍵或三鍵的化合物,經由加成反應使新的基團接在原本雙鍵或三鍵的兩端原子上(圖一),然而共軛加成是發生在一個擁有共軛系統的分子,經由共軛加成使新的基團機接在原本雙鍵的原子上或是其他共軛原子上。

薗頭耦合反應

薗頭耦合反應 (Sonogashira Cross-Coupling)
國立臺灣師範大學化學系碩士生洪嘉駿

耦合反應通常以有機金屬化合物(organometallic compound)作為催化劑來參與反應使得鹵化烴相互鍵結,最常被人使用的是鈀金屬化合物。鈀金屬作為催化物的耦合反應現在仍被熱烈的研究著,因為其應用非常廣泛。在某些藥物合成上也是不可或缺的反應步驟,例如可治療乾癬的外用維他命A酸:tazarotene。

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