有機化學實驗 -...

有機化學實驗

大學跨學門科學人才培育銜接計畫

教育部顧問室補助中華民國九十九年三月

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.5/tw/

I

本份教材由中山大學、中央大學、中原大學、中興大學、台灣大學、

台灣師範大學、東吳大學、東海大學、東華大學、淡江大學、彰化師

範大學化學系(按筆畫排列)採用創用 CC 「姓名標示 ─ 非商業性」

授權條款 2.5 版釋出，個別教材授權規範請參見各教材。

III

序

國內近年來積極推動的重大發展產業，如光電、奈米、生醫無不

與基礎科學息息相關。基礎科學中的化學領域更在此三項重點發展中

扮演重要的角色。教育部多年來積極輔助大學院校化學相關系所，階

段性協助大學普通化學實驗室設備的改善，以期使化學系所能有足夠

的設備，訓練與化學相關系所學生的實作訓練，確保學生畢業後，能

在科技領域有所發揮，進而促進產業的發展。

化學的領域相當廣泛，近年更與物理在光電及奈米材料領域上有

相當程度的整合。如發光二極體 (LED)、電子書螢幕、有機發光二極

體，染料敏化太陽能電池 (DSSC)，奈米科技等材料。雖然它們在化

學相關系所發展，然而其物理性質，光電效率等特性，常需與物理系

所、材料系及電機系等攜手合作。在與生命科學的跨領域合作層面，

化學相關系所有關生物中的化學 (生化)研究、生物體新陳代謝機

制、合成化學實驗中的有機藥物合成等，更提供生命科學系所研究細

菌、腫瘤活動所需的藥物。因此，大學時期的基礎化學實驗能力的建

立，將影響往後化學系畢業生在各研發領域的表現，直接的影響我們

在科技領域的技術提升。教育部有鑑於此於 92 至 95 學年度間輔助各

大專院校從事『基礎科學改進計畫』鼓勵各大學化學系設計新穎、

IV

綠色、新進材料、藥物合成等實驗，參與的學校有台大、台師大、中

央、清華、交大、中興、彰師大、中山、高醫、高雄大學、成大、東

華、東海、中原、淡江…等等。期間各校就其發展方向提出化學實驗

教材的改進。部分系所就普化及有機課程的內容架構重新調節，去蕪

存菁，並加入新的實驗教材。部分系所則研發新穎的材料實驗例如台

大的甲醇太陽能燃料電池、超導材料合成、奈米金的合成；或有機藥

物實驗如台師大的阿斯巴甜合成；或環保綠色實驗如中山大學的有機

實驗微量化。

由東海大學林振東教授、中央大學吳春桂教授、侯敦仁教授、中

原大學鄭吉豐教授、台師大葉名倉教授組成的團隊針對各校實驗的內

容，去除重疊部分，選取基礎技術型、新穎、應用及生活化的實驗教

材，提供各化學相關系所參考使用，以提升學生學習興趣。初期已選

用普化實驗 31 篇，有機實驗 39 篇及材料化學實驗 9 篇。各校可依教

學目標、內容及設備不同，自行選擇使用。

V

誌誌誌誌謝謝謝謝

普化、有機及材料化學實驗教材是教育部『大學跨學門科學人才

培育銜接計劃-有機化學與普通化學實驗教材推廣計畫』的執行成

果，感謝教育部顧問室在經費方面的支持，總計劃辦公室中央大學教

務長李光華教授團隊的精心規劃與督導，教育部科技顧問室金玉堅小

姐熱心的行政協助。更感謝所有提供實驗講義的各化學系所。感謝至

深，特申謝忱。

國立臺灣師範大學

化學系教授葉葉葉葉葉葉葉葉名名名名名名名名倉倉倉倉倉倉倉倉

VII

編輯者的話

教育部顧問室自民國 68 年成立後，在各級長官的協助下，積極

推動大學基礎科學教育提升，不僅培育眾多高科技人才，也將台灣高

等教育帶入國際舞台，國人的教育程度也大幅成長，相較於世界其他

各國，台灣可以說是大學最普遍的地方，然而所帶來的教育程度普遍

下降也是不爭的事實。如何提升教育品質，加速趕上歐美日各國，是

當今刻不容緩的一項教育工作。

國內化學人才培育除已有 25 所公私立大學化學系培育大學生

外，另包括 24 所研究所培育碩士以上高階人才，近十年來不僅為國

家高科技產業注入大量人才，也創造了國家經濟財富，然而科技是不

斷的在進步，大學培育人才也是不能停頓的，而且教育必須不停的精

進以符合未來需要，有鑑於此，為達到大學化學實驗實習訓練的升

級，培養學生在基礎實務操作的能力，我們凝聚了一些對大學實驗課

程具有熱忱、關心的教師，回顧過去教育部顧問室補助各校改進的實

驗教材及閱覽各大學目前使用的實驗教材，以【普通化學實驗】及【有

機化學實驗】為領域附加基礎材料及生醫等相關的實驗教材，彙整成

為兩冊，以供各大學參考使用，期盼達到資源共享的目標。

VIII

本項工作計畫辦公室設在臺灣師範大學化學系，分為【普通化學

實驗】與【有機化學實驗】兩項教材彙整小組。於民國 97 年 5 月發

函請各大學及科技大學校院提供學校所使用的實驗教材，並就自行開

發或修改的實驗加以說明，以迴避版權智慧專利，歷經多次小組會議

及閱覽各校所提供的教材，小組成員達成下列幾項共識，挑選優良合

適採用的實驗教材：

1. 曾獲教育部顧問室獎助編輯的自創教材。

2. 學校自行開發的教材。

3. 實驗內容所需的儀器及材料容易購買且費用低廉。

4. 低污染性，且具有綠色環保教育推動的價值。

5. 實驗操作過程不具爆炸、燃燒、或使用高毒性材料。

6. 配合教學內容，原理敘述清楚，操作時間可控制在三小時以

內；或分段實驗的時間在三小時以內完成。

7. 教材內容已在學校執行多年，且運作良好，深受學生好評。

各校所提供的實驗教材或有中、英文名詞夾雜，譯名不當，或有

格式不統一等等，本彙整工作小組皆在維持原意下，稍作調整，或作

筆誤上的更正。雖經多次校閱，難免仍有遺漏之處，尚請閱讀者不吝

來函指教。

IX

這份工作至今雖然暫告一段落，但各校的教材仍然不斷地在改進

中，我們深深期盼各位學者先進，有新穎的教材，值得融入【普通化

學實驗】或【有機化學實驗】，可供分享至各校，敬請告訴本工作團

隊，我們將以電子稿轉介至各校採納使用。

最後，我們非常感謝教育部顧問室的資助，【大學跨學門科學人

才培育銜接計畫】主持人李光華教授的鼓勵，及各大學校院化學及

相關領域教師的提供資料及建言，使得本項工作得以順利進行。

編輯工作團隊編輯工作團隊編輯工作團隊編輯工作團隊—吳春桂、林振東、侯敦仁、葉名倉、鄭吉豐

XI

目錄目錄目錄目錄

有機實驗有機實驗有機實驗有機實驗

實驗一以水蒸汽蒸餾法提煉柑橘中的精油成分 1

實驗二硝基苯甲醛選擇性還原反應 5

實驗三利用醛醇縮合反應製備黃酮 7

實驗四苯胺與黃酮的加成反應 9

實驗五利用再結晶法純化苯甲酸 11

實驗六乙醯胺苯酚的製備 15

實驗七乙酸異戊酯(香蕉油)的製備 19

實驗八自身氧化還原反應 23

實驗九嵌合反應分離油酸 27

實驗十膽固醇之純化 31

實驗十一桂皮酸乙酯的合成與照光反應 35

實驗十二對位紅染料合成與應用 41

實驗十三三苯基甲醇的合成 47

實驗十四萃取之技術與應用 53

實驗十五環己醇的氧化反應與環己酮的還原反應 63

實驗十六醚類 1,4-二己氧基苯的製備 69

實驗十七醚類 1-己氧基-4-碘苯的製備 75

實驗十八苯乙炔單體的合成 81

實驗十九聚苯乙炔的合成與螢光性質 87

實驗二十感光高分子材料的製備與應用 93

實驗二十一製備苯基甘胺酸衍生物及使用酵素法拆分旋光對 99

實驗二十二酮的還原反應 103

實驗二十三合成 L-N-(苯甲氧羰基)苯甘胺酸 107

實驗二十四合成 N-羧基-L-苯甘胺酸酐 113

實驗二十五合成安比西林 117

實驗二十六有機光致變色材料 121

實驗二十七有機化學偵測器-銅離子(II)之檢測 131

實驗二十八狄耳士-阿德爾反應 137

實驗二十九甲基丙烯酸甲酯之總體聚合 139

實驗三十利用紅外線光譜儀鑑定分子結構之應用 143

實驗三十一醛酮之羰基特性反應 147

實驗三十二人工甘味劑 151

實驗三十三耐燃級環氧樹脂單體原料合成實驗 157

實驗三十四耐燃級環氧樹脂硬化動力學實驗 161

XII

實驗三十五耐燃級環氧樹脂耐燃檢測實驗 163

實驗三十六染料和染色 165

實驗三十七 α-苯基甲胺立體化學解析 169

實驗三十八中草藥萃取法 173

實驗三十九利用減壓蒸餾純化苯甲醛 175

1

實驗一實驗一實驗一實驗一、、、、以水蒸汽蒸餾法提煉柑橘中的精油成分以水蒸汽蒸餾法提煉柑橘中的精油成分以水蒸汽蒸餾法提煉柑橘中的精油成分以水蒸汽蒸餾法提煉柑橘中的精油成分

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：本實驗是學習如何利用水蒸汽蒸餾法分離柑橘類果實皮層的精油成

分，並進一步瞭解如何應用此法分離揮發性較高的天然物。

二二二二、、、、精油的用途精油的用途精油的用途精油的用途：：：：

精油可在植物的腺體或細胞間隙中發現，它幾乎存在於整株植物，但主要

是分布在種子和花卉之組織。精油除了因具有芳香味可用來製造香水外，在抗菌

及抗黴菌上有相關的活性。例如樟樹和由加利樹之精油成分可應用在驅蟲藥物

上，香茅油可當作殺蟲劑，大楓子油則是少數可用來治療痲瘋病的藥物之一，而

松節油則常被用來作為顏料的溶劑。

三三三三、、、、原理原理原理原理：：：：

水蒸汽蒸餾法對天然物中揮發性較大且不溶於水的物質，是一種有效的分

離方法。水蒸汽蒸餾是利用難互溶之混合液的沸點，比任何組成化合物的沸點低

之特性來達到分離的效果。因此當其中一種溶劑為水時，便可在100 ℃以下將化

合物分離出來，且不會對化合物造成破壞，所以此方法常被有效使用於天然物之

分離。

四四四四、、、、儀儀儀儀器器器器與與與與材材材材料料料料：：：：

圓底瓶（50 mL）、二孔連接管、分液漏斗、冷凝管、接收瓶、柳橙或葡萄

柚、燒杯、沸石、加熱器、滴管、試藥瓶、溫度計、杵、研缽、過濾裝置。

五五五五、、、、藥品藥品藥品藥品：：：：

硫酸鈉（sodium sulfate，NaSO4）

2

二氯甲烷（dichloromethane，CH2Cl2）

飽和鹽溶液

水

六六六六、、、、實驗步驟實驗步驟實驗步驟實驗步驟：：：：

1. 首先準備一個 50 mL 圓底瓶及二孔連接管，其上連接滴液漏斗、冷凝

管與接收瓶。【裝置如下圖】

2. 取1個柳橙或葡萄柚剝除之果皮，先刮除皮內軟組織，再稱取約12 g 之

表皮層，然後置於研缽內搗碎。

3. 移至圓底瓶中，加沸石及 20 mL 水，打開冷凝管之水流並加熱讓水沸

騰。加熱沸騰之蒸餾過程中，需注意瓶內水的高度，適時補充水至未蒸

餾前之高度。

4. 當收集餾出液達 18 mL 時，加2 mL 飽和鹽溶液入餾出液中。

5. 用滴管吸取油層，移至含有少量無水硫酸鈉的試藥瓶內，然後以滴管將

其過濾至已知重量的乾淨試藥瓶內。（若分不出油層，可加等量二氯甲

烷萃取，然後除去二氯甲烷以得精油層）

3

6. 稱取精油成分，並計算產率。

【【【【註註註註】】】】：：：：

1. 在萃取時，注意不要讓有機溶劑濺到身體。

2. 因產物具揮發性，所以在蒸除溶劑時不可集中於一定點上，以免連產物

一起蒸除。

七七七七、、、、問題與討論問題與討論問題與討論問題與討論：：：：

1. 就本實驗而言，為何水蒸氣蒸餾法的純化效果比簡單蒸餾好？

2. 由實驗結果討論水蒸氣蒸餾法的優缺點。

3. 試從文獻中列舉三種混合溶液適用水蒸氣蒸餾分離。

4. p-nitrophenol 與 o-nitrophenol 是否可利用水蒸汽蒸餾分離，為什麼？

5. 承上題，如果可以，則何者隨水蒸汽分離出來，為什麼？

八八八八、、、、資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：

李志雄，國立中山大學化學系。

5

實驗二實驗二實驗二實驗二、硝基苯甲醛選擇性還原反應硝基苯甲醛選擇性還原反應硝基苯甲醛選擇性還原反應硝基苯甲醛選擇性還原反應

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：利用硼氫化鈉（NaBH4）進行還原反應，由產物得知是醛基或硝基被

還原，或是同時被還原。

二二二二、、、、原理原理原理原理：：：：

硼氫化鈉，是在1943年被發明，它的還原性較LiAlH4弱，但是有更多的選

擇性，可選擇還原醛、酮和其它的官能基。

三三三三、、、、儀器與材料儀器與材料儀器與材料儀器與材料：：：：

旋轉濃縮機、錐形瓶（15 mL）、量筒、滴管、溫度計、水浴鍋、萃取瓶。

四四四四、、、、藥品藥品藥品藥品：：：：

間-硝基苯甲醛（m-nitrobenzaldahyde，O2NC6H4CHO）

甲醇（methanol，CH3OH）

氫氧化鈉（sodium hydroxide，NaOH）

硼氫化鈉（sodium borohydride，NaBH4）

乙醚（ether，(CH3CH2)2O）

無水硫酸鎂（magnesium sulphate，MgSO4）

水

NO2

H

O

NaBH4

NO2

OH

m-nitrobenzaldehyde (m-nitrophenyl)methanol

6

五五五五、、、、實驗步驟實驗步驟實驗步驟實驗步驟：：：：

1. 用 15 mL 的錐形瓶，將0.15 g 間-硝基苯甲醛溶於 2 mL 甲醇中。

2. 配製硼氫化鈉溶液：將 0.05 g 硼氫化鈉溶於稀釋的氫氧化鈉溶液（0.1%

NaOH(aq) = 9 mL 水+ 1 mL 10 % NaOH(aq)）中。

3. 將溫度計放入反應物中，置於冰浴內，慢慢滴入硼氫溶液，並使反應溫

度保持在18～25 ℃。

4. 當加入更多的硼氫溶液卻無法使溫度上升時，表示反應可能已經完成。

5. 反應完成後，利用旋轉濃縮機抽乾甲醇。

6. 以 2.5 mL 的水和 1 mL 的乙醚混合液萃取出產物。

7. 分離出有機層後，加入無水硫酸鎂乾燥。

8. 以溫水浴將乙醚除去。

9. 以TLC片，知道產物與起始物在TLC片上位置的不同。

10. 計算產率並秤重。

【備註】

1. 硼氫化鈉易燃，在潮濕空氣中易分解。

2. 抽甲醇時要儘量抽乾，因為產物會在甲醇/水的溶液中溶解。

六六六六、、、、資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：

國立中山大學化學系。

7

實驗三實驗三實驗三實驗三、利用醇醛縮合反應製備黃酮利用醇醛縮合反應製備黃酮利用醇醛縮合反應製備黃酮利用醇醛縮合反應製備黃酮

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：本實驗是學習如何利用醇醛縮合（Aldol Condensation）的反應，來進

行含有醛和酮分子之碳鏈架構的延伸。


醇醛縮合是含有醛和酮分子之間的縮合反應，而產生新的碳—碳雙鍵。以

乙醯苯（acetonphenone）和苯甲醛（benzaldehye）為例，在鹼性條件下，可得到

黃酮（chalcone）之產物。


錐形瓶（15 mL）、量筒、滴管、水浴鍋、布氏漏斗（瓷漏斗）、抽氣過濾

瓶、水流式抽氣機、玻棒、熔點測定儀、單口毛細管（測熔點用）、濾紙。


乙醯苯（acetophenone，C6H5COCH3）

苯甲醛（benzaldehyde，C6H5CHO）

乙醇（ethanol，CH3CH2OH）

3 M 氫氧化鈉(aq)（sodium hydroxide，NaOH）

五五五五、、、、實驗實驗實驗實驗步驟步驟步驟步驟：：：：

1. 在一個 15 mL 之錐形瓶中混合 4 mL 之 3 M 氫氧化鈉溶液，2.5 mL

O

CH3

O

H

ONaOH

+

acetophenone benzaldehyde chalcone

8

95% 之乙醇和 0.25 mL 乙醯苯。

2. 以冰浴冷卻混合液，並且於搖動時加入 0.2 mL 之苯甲醛，使混合物回

升到室溫，並且偶而搖晃之。

3. 於1～2小時之後，即有黃色之油狀物分離出，它將有助於導出結晶。

4. 將錐形瓶置於冰浴中進行再結晶，直到結晶完全。

5. 利用抽氣過濾收集結晶物，此為粗產物。

6. 再以適量 95% 乙醇作為溶劑做再結晶。

7. 測晶體的熔點。

【備註】

1. 苯甲醛具杏仁味，極具刺激性，取用時須在抽風櫃中操作。

2. 結晶可以加入少許黃酮之晶種或用玻棒輕刮瓶壁幫助再結晶。

六六六六、、、、問題與討論問題與討論問題與討論問題與討論：：：：

1. 醇醛縮合的反應機構為何？

2. 請寫出丙酮和乙醛縮合後的產物

3. 如何分辨甲醛及丙醛？（1）自身氧化還原反應（2）醇醛縮合反應（3）

以上皆是。

七七七七、、、、資料來源資料來源資料來源資料來源：：：：


9

實驗四實驗四實驗四實驗四、苯胺與黃酮的加成反應苯胺與黃酮的加成反應苯胺與黃酮的加成反應苯胺與黃酮的加成反應

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：學習如何以加成反應來進行擴環或延伸碳鏈的反應。


由於黃酮（Chalcone）這類親電子化合物（electrophile）同具酮和烯之官

能基。因此，選用不同的親核性化合物（nucleophile）進行加成反應時，會有

1,2 –加成（1,2-addtion）或 1,4 –加成（1,4-addtion），兩種不同的反應路徑。

一般而言可將親核性化合物分為兩種：

（1）hard nucleophile：電子雲密度較集中之親核性化合物，在此類反應中

容易進行1,2 –加成。

（2）soft nucleophile：電子雲密度較分散之親核性化合物，在此類反應中

容易進行1,4 –加成。

在此苯胺（aniline）為 soft nucleophile，故會和黃酮進行 1,4 –加成。


錐形瓶、布氏漏斗（瓷漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、熔點測定儀、

單口毛細管（測熔點用）、濾紙。

O1

23

4

10

四四四四、藥品藥品藥品藥品：：：：

黃酮（chalcone，C6H5COCHCHC6H5）

苯胺（aniline，C6H5NH2）

乙醇（ethanol，C2H5OH）


1. 將 0.125 g 黃酮置入錐形瓶中並溶解於 5 mL 95% 的乙醇中。

2. 加入 0.1 mL 的苯胺，搖晃至成均勻溶液，靜置一週，使其生成結晶。

3. 將其過濾，收集晶體。乾燥，並測熔點。


1、苯胺會和黃酮進行加成反應之反應機構。

2、為何苯胺為soft nucleophile？

（1）電子雲密度較分散（2）電子雲密度較集中（3）與電子雲無關

3、下列何種 hard nucleophile？

（1）苯胺（2）氟離子

4、下列何種 soft nucleophile？

（1）苯胺（2）氟離子



11

實驗五實驗五實驗五實驗五、利用再結晶法純化苯甲酸利用再結晶法純化苯甲酸利用再結晶法純化苯甲酸利用再結晶法純化苯甲酸

一一一一、、、、目的目的目的目的 :

本實驗利用再結晶法純化苯甲酸，學習再結晶的原理並熟悉微量級的操作

方法。

二二二二、、、、原理原理原理原理 :

再結晶為純化有機固體化合物的方法之一，通常化合物在溶劑中的溶解度

隨溫度上升而增加，若一有機固體化合物在熱溶劑中可完全溶解，在冷溶劑中能

完全析出時，可利用再結晶的方法來純化之。其原理為選用適當溶劑將固體化合

物溶解，以破壞其晶體的結構，使晶體再生長，即所謂「同類互溶」（like dissolves

like），原固體內的雜質留在溶液中，與純晶體分離。選用適當的溶劑為重要步

驟，除了以「同類互溶」作為選擇溶劑的依據外，應具有一些性質例如溫度達溶

劑沸點前，即可溶解欲純化的有機物，冷卻後可將純晶體慢慢析出。

三三三三、、、、儀器與材料儀器與材料儀器與材料儀器與材料:

電子天秤、稱藥紙、藥杓、錐底試瓶（5 mL）、鋁隔板、吸管、水浴鍋、

布氏漏斗（瓷漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、玻棒、熔點測定儀、單口毛

細管（測熔點用）、濾紙、烘箱。

四四四四、、、、藥品藥品藥品藥品 :

苯甲酸（benzoic acid，C6H5COOH）、水

五五五五、、、、實驗步驟實驗步驟實驗步驟實驗步驟 :

1. 稱取 100 mg 苯甲酸於 5 mL 錐底試瓶中。

12

2. 加入 1 mL 水，將錐底試瓶置於鋁隔板加熱直到苯甲酸完全溶解。（附

圖一）

3. 將錐底試瓶冷卻至室溫，置於冰水浴中，至完全析出結晶（若結晶未生

成，以玻棒輕刮瓶壁助結晶生成）並以抽氣過濾，以 10 mL 水將結晶

沖洗乾淨。（附圖二）

4. 將產物置烘箱乾燥，計算結晶回收率，並測定熔點。（附圖三）

【備註】

1. 為使結晶過程中苯甲酸損失量較小，應使用適當量的水溶解。（苯甲酸

的溶解度在室溫時為 3.4 g/l）

2. 純苯甲酸呈白色。



附圖一、加熱迴流裝置

13

附圖二、真空抽氣過濾裝置

附圖三、微量實驗之再結晶過程

15

實驗六實驗六實驗六實驗六、乙醯胺苯酚的製備乙醯胺苯酚的製備乙醯胺苯酚的製備乙醯胺苯酚的製備

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：本實驗使用胺類化合物和酸酐在酸性條件下，可進行親核醯基取代反

應（Nucleophilic AcylSubstitution）製備醯胺類化合物，並且應用再結晶法純化

產物。


酮類、醛類和羧酸及其衍生物都具有羰基（carbonyl ，C=O），而其反應

之差異在於酮類和醛類可進行親核加成反應（nucleophilic addition），而羧酸及

其衍生物可進行親核取代反應（nucleophilicAcyl Substitution）。本實驗反應機構

為胺類化合物當親核性物質攻擊到酸酐的羰基上，得到一個四面體（tetrahedron）

的中間物，此中間物再離去一分子醋酸根，而醋酸根再抓胺類化合物上的氫離子

便可得到醯胺類化合物和酸。反應機構如下:

NH2

OH

H3C O

O

CH3

O+

H

NHCOCH3

OH

+ CH3CO2H

Acetic acidp - Aminophenol Acetic anhydride Acetaminophen

O

O O H

O

O OH NH2

OH

O

O O

NH2

OH

HN

OH

O

O

O

H

NHCOCH3

OH

+ CH3COOH

+

16


電子天秤、稱量紙、錐底試瓶、鋁隔板、量筒、滴管、水浴鍋、布氏漏斗

（瓷漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、玻棒、熔點測定儀、單口毛細管（測

熔點用）、濾紙、烘箱。


對-苯胺酚（p-aminophenol，H2NC6H4OH）

醋酸酐（acetic anhydride，(CH3CO)2O）


水

五五五五、、、、實驗步驟實驗步驟實驗步驟實驗步驟 :

1. 稱取 400 mg 對-苯胺酚於 5 mL 錐底試瓶中。加入 1.2 mL 水和 0.45

mL 醋酸酐，將錐底試瓶置於鋁隔板加熱 20 分鐘（120 ℃）。

2. 將錐底試瓶冷卻至室溫置於冰水浴中，析出結晶（若結晶未生成，以玻

棒輕刮瓶壁助結晶生成）並以抽氣過濾，以 20 mL 水將結晶沖洗乾淨。

3. 將錐底試瓶置於鋁隔板加熱（100 ℃）15 分鐘後，並至冰水浴中冷卻，

析出結晶，抽氣過濾，以 20 mL 水將結晶沖洗乾淨。

4. 待結晶稍乾，以水和甲醇（1 : 1）做再結晶，並將產物置烘箱乾燥，計

算產率，並測定熔點。

【備註】

1. 本實驗所得的乙醯胺苯酚比市售的產品來得粗雜，千萬不能食用。

2. 使用熔點測定器時，電壓應參考相關資料設定，且重新使用熔點測定

器，須待溫度降至室溫才可使用，否則將有誤差。

17

六六六六、、、、問題與討論問題與討論問題與討論問題與討論 :

1. 在加熱迴流後，所形成的乙醯胺苯酚的粗產物為何還要以再結晶的方法

純化？

2. 做再結晶時，為何要將錐底試瓶放置冰水浴中冷卻？

3. 當再結晶析出後，為何要以水將結晶沖洗乾淨？

4. 若以 1.3 g 對-苯胺酚和過量醋酸酐反應，理論上所產生多少的乙醯胺苯

酚？

七七七七、、、、資料來資料來資料來資料來源源源源：：：：


19

實驗七實驗七實驗七實驗七、乙酸異戊酯乙酸異戊酯乙酸異戊酯乙酸異戊酯（（（（香蕉油香蕉油香蕉油香蕉油））））的製備的製備的製備的製備

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：利用酯化反應（esterification）製備乙酸異戊酯（香蕉油），並以蒸

餾方法純化產物。


酯類為具有芳香氣味的化合物，許多水果或植物體上的酯香可用來製備人

工芳香劑和香水，酯類也是漆料和合成塑膠的極佳溶劑。製備酯類最典型的酯化

反應（esterification）是利用異戊醇和醋酸反應生成乙酸異戊酯，俗稱香蕉油，

因其香味如香蕉而命名，它也可當作油漆的溶劑。酯化反應是可逆反應，通常採

用過量的羧酸，在反應達到平衡時，仍然有相當量的反應物存在，在酸性溶液下

則反應式向右稱為「酯化反應」; 如果在鹼性溶液下則反應式向左稱為「皂化反

應」。酯化反應的反應機構可用含有同位素 O18的醇與酸進行酯化反應追蹤。如

下反應式由結果發現酯化合物含有 O18，而水分子中沒有，由此可得知所生成的

水，其中的氧原子是由酸而來。「酯化反應」的反應機構如下 :

CH3COOH + CH3CH ( CH3 ) CH2CH2OH

H

CH3CO2CH2CH2CH ( CH3 ) CH3 + H2O

Acetic acid( excess )

Isopentyl alcohol Isopentyl acetate

20


吸管、錐底試瓶、鋁隔板、迴流裝置（圖一）、微量蒸餾裝置（圖三）。


異戊醇（isoamyl alcohol，HOCH2CH2CH(CH3)2）

醋酸（acetic acid，CH3COOH）

濃硫酸（sulfuric acid，H2SO4）

無水硫酸鈉（sodium sulfate，Na2SO4）

乙酸異戊酯（isoamyl acetate，HO(CH2)2CH(CH3)2）

碳酸氫鈉（sodium hydrogen carbonate，NaHCO3）

水


1. 以吸管取 1.2 mL 異戊醇，置於錐底試瓶中再加入 1.8 mL 醋酸，再緩

慢加入 0.3 mL 濃硫酸，並加熱迴流 60 分鐘。（圖一）

2. 將錐底試瓶冷卻至室溫，並加入 2 mL 水使溶液分兩層，並以吸管將有

機層（下層）移至錐底試瓶中。（圖二）

3. 將有機層以飽和碳酸氫鈉水溶液 10 mL 洗滌兩次，加入時要小心操

作，並注意氣體之產生。每次均以吸管將有機層移至錐底試瓶中。

4. 以無水硫酸鈉乾燥有機層溶液，然後以吸管將有機層移至錐底試瓶中，

並將此液體蒸餾。（圖三）

5. 取餾出物稱重，並計算其產率。

【備註】

取用濃硫酸時，須戴上手套，避免皮膚及衣服與其接觸。

21

六六六六、、、、問題與問題與問題與問題與討論討論討論討論:

1. 在萃取時，為何要加入飽和碳酸氫鈉水溶液？加入時要注意那些步驟？

2. 在酯化反應中，加入微量的濃硫酸作催化劑，但若加入大量的濃硫酸則

使反應減慢，試說明之。


李志雄，國立中山大學化學系


22

附圖二、微量實驗之萃取過程

附圖三、基礎微量蒸餾裝置圖

23

實驗八實驗八實驗八實驗八、自身氧化還原反應自身氧化還原反應自身氧化還原反應自身氧化還原反應

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：本實驗是學習如何利用醛類化合物，在強鹼條件下。同時進行氧化、

還原反應，而分別得到酸及醇類化合物。


一個缺少α—Η的醛類化合物，在強鹼的反應條件下，會進行自身氧化還原

反應（Cannizzaro Reaction）。而得到分別為酸及醇類化合物。其反應式如下：


旋轉濃縮儀、電子天秤、稱藥紙、藥匙、滴管、玻棒、迴流裝置、布氏漏

斗（瓷漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、濾紙。


對-氯苯甲醛（p-chlorobenzaldehyde，ClC6H4CHO）


氫氧化鉀（potassium hydroxide，KOH）



濃鹽酸（hydrochloric acid，HCl）

水

Cl

H

O

KOH

Cl

OH

O

Cl

OH+

4-chlorobenzaldehyde 4-chlorobenzoic acid (4-chlorophenyl)methanol

24


1. 稱取 0.12 g 之氫氧化鉀溶於 0.5 mL 水，並冷卻至室溫。

2. 將氫氧化鉀和對-氯苯甲醛溶液混合，攪拌至完全溶解。

3. 利用迴流裝置，加熱至迴流，約 10～15 分鐘。（附圖一）

4. 讓反應物冷卻，並用 3 mL 之水來溶解產生之固體。

5. 加入 3 mL 之二氯甲烷進行萃取，再用滴管小心將水溶液吸至另一試管

中。

6. 重複萃取水溶液並收集有機層。

7. 收集之有機層溶液，加入無水硫酸鎂乾燥，再用抽氣過濾法進行過濾，

取濾液。用旋轉濃縮儀濃縮而得產物 A。（附圖二）

8. 取出先前之水層溶液，加入 0.5 mL 之濃鹽酸進行酸化。

（1）將其置於冰浴中進行再結晶，再用抽氣過濾，可得產物 B。

（2）判斷 A、B 分別為何產物，並計算 A、B 之產率。


1. 自身氧化還原反應之反應條件為何？（1）醛（2）酮（3）酸類化合

物在強鹼條件下進行。

2. 下列何者會產生 Cannizzaro Reaction？

3. 推導自身氧化還原反應之反應機構。



25


附圖二、真空抽氣過濾裝置

27

實驗九實驗九實驗九實驗九、嵌合反應分離油酸嵌合反應分離油酸嵌合反應分離油酸嵌合反應分離油酸

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：利用尿素與油酸形成包含物之特性，將油酸自植物油中分離。


尿素在溶液中能形成一個直徑約為 5.3Å 的筒狀分子，可將體積較小的直

鏈形化合物包含在內，因而產生尿素包含物（inclusioncomplex）沈澱而分離。

油酸（oleic acid）是一種不飽和脂肪酸，在天然界中以甘油酯（glyceride ester）

的狀態存在，而橄欖油是油酸的最佳來源。橄欖油在水解後雖可產生出油酸，但

除了油酸之外，還含有相當量的飽和酸及亞油酸（linoleic acid）。

我們可以利用亞油酸不生成尿素包含物，以及飽和酸鈉鹽在乙醇中溶解度

較大的性質，而將油酸分離出來。利用某一種物質形成空洞或孔隙的特性，而將

一較小分子嵌合於空洞或孔隙中，進行分離或選擇性反應，稱之為主客

（host-guest）化學（圖一）。在本實驗中，尿素本身之晶體結構為螺旋狀（helical），

故在晶體中會形成筒狀空洞（cylindricalhost），稱之為主（host）；而大小剛好

可以納入此一空洞的分子，則稱之為客分子（guestmolecule），而客分子可以是

離子、分子或原子。形成嵌合（intercalation）的主客之間並無鏈結，且對應於主

位置之客分子的個數也不必為整數。多數的嵌合反應是可逆的，在本實驗中，由

於尿素對水的溶解度很高，故將包含物水溶液與有機溶劑在分液漏斗中進行萃

取，包含物會破壞而釋出客分子於有機溶劑，如此即可將客分子與其它化合物分

離。

28

圖一、主客結構示意圖（主：沸石(zeolite)，客：對基甲苯(pNA)）


旋轉濃縮儀、減壓濃縮裝置、電磁攪拌加熱器、電子天秤、磁石、迴流管、

量筒、滴管、稱量紙、藥匙、廣用試紙、圓底瓶、燒杯、梨形瓶、碘瓶、TLC片、

展開槽、錐形瓶、布氏漏斗（瓷漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、濾紙、水

浴鍋、分液漏斗。


尿素（urea，(NH2)2CO）

橄欖油（olive oil）


鹽酸（hydrochloric acid，HCl）

硫酸（sulfuric acid，H2SO4）



正己烷（n-hexane，CH3(CH2)4CH3）

乙酸乙酯（ethyl acetate，CH3COOCH2CH3）

29



1. 稱取 4 g 橄欖油，溶於 5 mL 甲醇中，並將 0.88 g 氫氧化鈉置入燒杯

且溶於 2 mL 水中，將二者混合迴流加熱 40 分鐘後靜置冷卻。

2. 以 6 N 硫酸中和至弱酸性，再以每次 5 mL 正己烷萃取三次。

3. 將水層拋棄，有機層以每次 2 mL 熱水萃洗三次。

4. 將有機層移入梨形瓶中，作薄層層析（Thin Layer Chromatography，TLC）

分析（展開液為正己烷：乙酸乙酯= 8：2，以碘瓶顯像），並紀錄結果。

旋轉濃縮除去溶劑，可得到產物 A，稱重。

5. 在錐形瓶中，將 4.4 g 尿素溶於 14 mL 熱甲醇中。邊攪拌，邊加入上

述產物 A，隨即在冰浴中冷卻，靜置約 10 分鐘後，可得到尿素包含物

沉澱，利用抽氣過濾，收集沉澱物。

6. 將沉澱物溶於 10 mL 蒸餾水中，移入分液漏斗，加入 6 mL 正己烷進

行萃取。收集有機層，加入無水硫酸鎂除水。

7. 過濾除去無水硫酸鎂。將溶液移入梨形瓶，TLC分析後，旋轉濃縮除去

溶劑，得到產物 B，稱重。

8. 溶解 0.14 g 氫氧化鈉於 2 mL 80 % 乙醇水溶液，加入產物 B 待其溶

解後，以冰冷卻之，靜置獲得沉澱。利用抽氣過濾收集沉澱物，並以冰

冷的 80 % 乙醇溶液 8 mL，沖洗過濾物。

9. 利用 4 N 鹽酸中和濾液，將溶液移入分液漏斗中，以 5 mL 正己烷萃

取三次。

10. 將有機層移入梨形瓶，TLC分析後，減壓濃縮除去溶劑，此時所得產物

應為純油酸。稱重並估計原試樣中所含油酸比例。

11. 估計尿素包含物中尿素對脂肪酸（假設均為油酸）之莫耳比。

30

六六六六、、、、問題問題問題問題與討論與討論與討論與討論：：：：

1. 實驗步驟中將橄欖油加熱迴流之用意何在？

2. 在利用主客反應分離混合物時應考慮哪些因素？

七七七七、、、、參考資料參考資料參考資料參考資料：：：：

國立中央大學化學系，「有機化學實驗講義（上）」，民國八十六年八月

印行，p 31～32。


國立中央大學化學系。

31

實驗十實驗十實驗十實驗十、、、、膽固醇之純化膽固醇之純化膽固醇之純化膽固醇之純化

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：利用簡單的化學反應分離膽固醇。由膽固醇（Cholesterol，

5-cholesten-3β-ol）特有之不飽和雙鍵，進行溴化（bromination）反應後加以分離，

再以鋅進行脫溴（debromination）還原反應並純化，即可得到純的膽固醇。


一般俗稱膽固醇的化合物即指 5-cholesten-3β-ol。在天然膽固醇中，通常含

有微量的固醇類化合物（約 0.1～3 %），如 3β-cholestanol、7-cholesten-3β-ol、

5,7-cholestadien-3β-ol 等，這些化合物的酸鹼性與溶解度與膽固醇非常相近，因

而無法利用溶解度作再結晶分離，或是利用酸鹼性作萃取分離，所以在本實驗

中，將介紹簡單的化學反應分離方法。

本實驗會運用到的反應包括烯的親核反應（nucleophilic reaction），因為溴

（bromine）分子的瞬間偶極距會與烯基發生反應，產生三級碳陽離子（tertiary

carbocation），而形成反式的二溴膽固醇分子結構。二溴膽固醇分子可以結晶方

式析出，並可用溶劑除去不純物或未溴化的膽固醇分子。之後我們再以鋅粉還原

二溴膽固醇分子，除溴後即可得到純的膽固醇，並可藉顏色變化確認反應的進行。

32


旋轉濃縮儀、電磁攪拌器、電子天秤、攪拌器、紅外光譜儀、錐形瓶（125

mL）、滴管、量筒、藥匙、稱量紙、尖底燒瓶、水浴鍋、玻棒、布氏漏斗（瓷

漏斗）、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、濾紙、刮勺、圓底瓶、磁石、分液漏斗、

梨形瓶、漏斗、熔點測定儀、單口毛細管（測熔點用）、烘箱


gallstone cholesterol（or commercial cholesterol）

第三丁基甲醚（tert-butylmethyl ether，(CH3)3COCH3）

溴水（bromine，Br2）

33

無水醋酸鈉（sodium acetate，CH3COONa）

醋酸（acetic acid，CH3COOH）


鋅粉（zinc，Zn）


氯化鈉（sodium chloride，NaCl）

無水氯化鈣（calcium chloride，CaCl2）


先測量膽固醇試樣之熔點以作為參考值。

【溴化反應溴化反應溴化反應溴化反應】

1. 配置溴化試劑：在通風櫥的天秤上放置一 125 mL 錐形瓶，以滴管逐滴

加入4.5 g 溴水，再加入 50 mL 醋酸及 0.4 g 無水醋酸鈉後攪拌。【備

註】小心避免吸入氣體（溴）具強腐蝕性。

2. 在尖底燒瓶中加入 300 mg 膽固醇，並以 2.l mL 丁基甲醚溶解之，利

用熱水浴溫熱燒瓶。

3. 將燒瓶移入通風櫥中，小心加入 l.5 mL 溴化試劑溴化，膽固醇會在一

至二分鐘後開始沉澱，觀察燒瓶至沉澱不再發生。將燒瓶移至冰浴，並

加以攪拌約 10 分鐘，使沉澱完全。

4. 在冰浴燒瓶的同時將 0.9 mL 第三丁基甲醚與 2.l mL 醋酸混合物加入

一錐形瓶中冷卻，作為清洗液。

5. 利用抽氣過濾濾出沉澱物，利用前一步驟之清洗液，清洗沉澱物，以除

去黃色母液。持續抽氣並利用幾滴乙醇清洗沉澱物，盡量將沉澱物抽乾

（無須烘乾）後稱重。

6. 利用刮勺將沉澱物移入乾淨的圓底燒瓶，繼續下一部分反應。

【鋅脫溴還原鋅脫溴還原鋅脫溴還原鋅脫溴還原】

34

7. 在上一步驟之燒瓶中，加入 6 mL 的第三丁基甲醚、1.5 mL 醋酸、120

mg 鋅粉，在室溫下，利用磁攪拌器攪拌約3分鐘，二溴膽固醇會完全溶

解。【備註】若反應進行緩慢，可再加入少許鋅粉，或將燒瓶置於超音

波振盪器中振盪可加速反應。因為鋅可能與氧氣接觸後氧化，而在表面

形成氧化鋅導致反應進行緩慢。

8. 繼績攪拌約 5～10 分鐘後，白色沉澱（醋酸鋅）開始形成，繼續攪拌

至不再有沉澱增加。加入 1～3 滴蒸餾水將沉澱溶解。

9. 將燒瓶中溶液傾倒於分液漏斗中。注意不要將未反應完之鋅粉倒入分液

漏斗，以免阻塞。

10. 加入 4 mL 第三丁基甲醚清洗燒瓶後，倒入分液漏斗進行萃取。

11. 漏出水層後，加入 5 mL 水清洗有機層後，再依次以 3 mL 10 % NaOH

(aq)、3 mL 飽和食鹽水清洗有機層，以除去殘餘醋酸。

12. 加入少許無水氯化鈣乾燥有機層，靜置約 10 分鐘後，過濾除去乾燥劑。

13. 將濾液移入梨形瓶中，加入 3 mL 甲醇，利用旋轉濃縮除去大部分的第

三丁基甲醚，至膽固醇開始沉澱（白色沉澱），將梨形瓶取下利用冰浴

可使結晶大量形成。

14. 利用抽氣過濾收集固體，再以少許冰甲醇洗滌沉澱物後烘乾並稱重。

15. 測量烘乾後產物之熔點，並與原始試樣之熔點比較其差異。

16. 將產物測量紅外光譜並分析之。

六六六六、、、、參考資料參考資料參考資料參考資料：：：：

國立中央大學化學系，「有機化學實驗講義（上）」，民國八十六年八月

印行，p 28～30。



35

實驗十一實驗十一實驗十一實驗十一、桂皮酸乙酯的合成與照光反應桂皮酸乙酯的合成與照光反應桂皮酸乙酯的合成與照光反應桂皮酸乙酯的合成與照光反應

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：用 Wittig 反應由醛類製備烯類化合物。


1954 年由 George Wittig 所發現的 Wittig 反應（如下式），是由醛或酮類

製備烯類化合物的一個重要反應。這個反應通常以三苯磷與鹵化物反應產生四級

磷鹽，接著用一強鹼去質子化（deprotonate），產生磷的偶極體（ylid），當此

偶極體與醛或酮類作用時會產生一個四圓環的oxaphosphetane 的中間體，接著脫

去氧化三苯膦（triphenylphosphine oxide），同時生成烯類化合物。

這種型態的合成方法，產生的雙鍵的位置非常專一，並產生Z或E式的異構

物。

本實驗要與三苯膦反應的鹵化物是溴乙酸乙酯 A（ethyl bromoacetate），它

們反應後所得到的四級鏻鹽 B，不需要很強的鹼即可去質子化而得到磷偶極體

C。一般磷偶極體都十分不穩定，但是化合物 C 相當穩定，可以單離出來，藉

此比較在 Wittig 反應中，磷偶極體單離與否之差異。

36

磷偶極體再與苯甲醛反應後，即可得到順式與反式的產物，其中反式產物就

是桂皮酸乙酯（ethyl cinnamate）。本實驗將以管柱層析的方式分離上述二種產

物。順式與反式產物在氫核磁共振光譜上的化學位移（chemical shift）與偶合常

數（coupling constant）有很明顯的不同，我們可藉氫核磁共振光譜來判斷順式或

反式產物。順式與反式產物在紫外光照射下，會產生順反異構化的反應，我們除

了用薄層層析的方式檢視順、反式異構的形成，亦可藉氫核磁共振光譜來判斷

順、反式產物的比例。


旋轉濃縮儀、電磁攪拌加熱器、減壓濃縮裝置、抽氣過濾瓶、水流式抽氣

機、濾紙、核磁共振光譜儀、紫外光照光設備、圓底瓶（100 mL、50 mL）、迴

流裝置、磁石、溫度計、加料漏斗、分液漏斗、漏斗、TLC片、展開槽。


溴乙酸乙酯（ethyl bromacetate，BrCH2COOCH2CH3）

三苯膦（triphenylphosphine，PPh3）

甲苯（toluene，C6H5CH3）

甲醇鈉（sodium methanol，CH3ONa）

碘化四丁銨（tetrabutylammonium iodide，(CH3(CH2)3)4NI）


37

50 % (w/w) 碳酸鉀水溶液（potassium carbonate， K2CO3）

苯甲醛（benzaldehyde，C6H5CHO）


正己烷（n-hexane，CH3(CH2)4CH3）

乙酸乙酯（ethyl acetate，CH3COOCH2CH3）

氘氯仿（d-chloroform，CDCl3）


飽和食鹽水

蒸餾水


【鏻鹽的製備鏻鹽的製備鏻鹽的製備鏻鹽的製備】

1. 將 3.67 g（22 mmol）溴乙酸乙酯、6.56 g（25 mmol）三苯膦，分別加

入 100 mL 的圓底瓶中，再加入甲苯 30 mL 於瓶中攪拌，在 110～120

℃下，加熱迴流 2 小時。

2. 停止加熱，待瓶內溫度降至約室溫附近時，以抽氣過濾方式收集瓶中固

體。

3. 將固體稱重，並計算產率。

4. 將所得的固體分成重量相同的兩份。

【Wittig 反應一反應一反應一反應一】

5. 將步驟 4 所得的一份固體置於 50 mL 的圓底瓶中，再分別加入 0.5 g

碘化四丁銨（tetrabutylammonium iodide）、1.06 g（10 mmol）苯甲醛，

與 20 mL 的二氯甲烷，攪拌 10 分鐘。

6. 將 15 mL 50 % (w/w) 碳酸鉀水溶液置於加料漏斗中，以 8～10 秒一滴

的速度，緩緩滴入步驟 5 的圓底瓶中，滴完後攪拌 2 小時。

7. 將瓶中的液體倒入分液漏斗中，此時可見液體分為兩層（有機層為上

38

層），將有機層與水層分離後，以每次 20 mL 二氯甲烷萃取水層二次，

再將所有的有機層，分別各用 30 mL 蒸餾水與 30 mL 飽和食鹽水清洗

有機層。

8. 有機層用無水硫酸鎂除水，過濾。

9. 將有機層作薄層層析分析（展開液為正己烷：乙酸乙酯= 8：2，以紫外

光燈照射觀察），並紀錄結果。

10. 旋轉濃縮除去大部份溶劑，並作管柱層析（沖提液為正己烷：乙酸乙酯

= 8：2），藉以分離順式、反式產物與氧化三苯膦。

11. 將分離出來的溶液分別旋轉濃縮，收集瓶中固體，稱重並計算個別產率。

12. 分別將順、反式產物約 5 mg 溶於約 1 mL 氘氯仿（CDCl3）中，量測

核磁共振光譜，比較二者之差異。

【Wittig 反應二反應二反應二反應二】

（磷偶極體的分離）

13. 將步驟 4 所得的一份固體置於 50 mL 的圓底瓶中，加入 20 mL 的甲

醇，攪拌。

14. 加入 0.81 g（1 mmol）的甲醇鈉於瓶中，攪拌 30 分鐘。

15. 過濾，將濾液減壓濃縮。

16. 殘留物加入 30 mL 正己烷攪拌溶解後倒入分液漏斗中，分別各用 20

mL 蒸餾水與 20 mL 飽和食鹽水清洗有機層。

17. 有機層用無水硫酸鎂除水，過濾。

（磷偶極體反應）

18. 將步驟 17 所得溶液置於 50 mL 的乾燥後圓底瓶中，再加入 1.06 g（10

mmol）苯甲醛，加熱迴流 1 小時。

19. 冷卻後，將有機層作薄層層析分析（展開液為正己烷：乙酸乙酯= 8：2，

以紫外光燈照射觀察），並紀錄結果。

20. 旋轉濃縮除去大部份溶劑，並作管柱層析（沖提液為正己烷：乙酸乙酯

39

= 8：2），藉以分離順式與反式產物。

21. 將分離出來的溶液分別旋轉濃縮，收集瓶中固體，稱重並計算個別產率。

【照光反應】

22. 分別以少許的順、反式產物，以二氯甲烷配製成10-4 M，量測紫外可見

光譜並比較兩者之差異。

23. 將上述溶液置於試管中，並放入紫外光照光設備中，照 300 nm 光 5 分

鐘後，作薄層層析分析（展開液、觀察方式與前相同），並記錄結果（請

註明濃淡變化）。

24. 再將上述試管放入紫外光照光設備中，重覆步驟 24 兩次。

25. 分別將兩試管的溶液旋轉濃縮，再分別以氘氯仿溶解，量測核磁共振光

譜。推算順、反式產物的比例。


1. 順式與反式烯類化合物在氫核磁共振光譜中，偶合常數之差異為何？

2. 在步驟8中所使用的碘化四丁銨，其功用為何？

3. 如何將順（反）式產物，以二氯甲烷配製成10-4 M，請寫出有效可行的方法。


1. Department of Chemistry, National Central University, Organic Chemistry

Laboratory, p 72～76.

2. Lee, B. H.; Marvel, C. S. J. Polym. Sci. Chem. Ed. 1982, 20, 393.



41

實驗十二實驗十二實驗十二實驗十二、對位紅染料合成與應用對位紅染料合成與應用對位紅染料合成與應用對位紅染料合成與應用

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：學習偶氮化合物的反應，並藉由染料合成，對生活中的化學有更進一

步的認識。


在染色過程中的著色，色料為不可或缺的一環，染料（dyestuff）與顏料

（pigment）等有色之物質總稱為色料（colorant），其區別以其溶解性及與纖維

之親和力來分別，通常染料係指能溶解於水或高度分散於水中，與纖維有親和力

而使纖維均勻上色染著者。顏料是指不溶於水，與纖維無親和力，需藉其他藥劑

（如接著劑，binder）而使纖維上色者，如油墨、塗料等。染料使用於染色時，

必須具有相當之化學及物理方面之堅牢度，如耐水洗、日光、酸、鹼、昇華、摩

擦、汗、氯漂等。

色料之來源可一如分類表所示分天然及人工合成兩大類。人工合成染料始於

1856 年，英國化學家W. H. Perkin 發現苯胺紫（鹽基性染料）後，發展至為迅

速，幾已全部取代天然染料，現今所使用之染料幾乎全部以人工合成方法製造。

偶氮化合物首先在 1858 年由 Peter Griess 發現，第一個偶氮顏料－對位紅

（Para red）是在 1874 年合成。典型的偶氮顏料包括有兩個或更多的芳香族基

團為偶氮基根（－N=N－）交互連接。一個單偶氮顏料（mono azo pigment）含

有一個偶氮基根，而一個雙偶氮顏料（diazo pigment）則含有兩個偶氮基根。這

偶氮基根是此一系列顏料分子的主要顏色產生部份，就是所謂呈色官能

（chromophore）；其它的選擇基團，稱為助色官能基（auxochrome），對顏色

的產生也有貢獻。

偶氮染料（azo dyes）的合成係經由重氮鹽離子（diazonium ion）與酚類或

芳香族胺類（arylamine）等進行偶合（coupling）反應。反應式如下：

42

偶氮系列染料主要的合成步驟如下：

1. 重氮化反應（Diazotization）

重氮化反應係先將芳香族一級胺以酸溶解，並在冷卻下加入亞硝

酸鈉之水溶液，而使其變成重氮鹽離子之反應，其反應式如下：

Ar-NH2 + HCl → ArNH3 +Cl－ ………………….(12.1)

NaNO2 + HCl → HNO2 + NaCl………..…….…(12.2)

ArNH3+Cl－ + NaNO2 → [Ar-N≡N]+Cl

－ + 2H2O……(12.3)

Ar-NH2 + NaNO2 +2HCl → [Ar-N≡N]+Cl－ + 2NaCl + 2H2O…...(12.4)

此反應所生成之重氮鹽離子大都較不穩定，須在 0～5 ℃下進行反應（也有

例外），因溫度稍高即會分解而放出氮氣，而變為其相關之酚類如下：

ArN2 +Cl－ + H2O → ArOH + N2(g) + HCl………(12.5)

2. 偶合反應

偶合反應即將重氮化所得之重氮鹽離子與酚類或芳香族胺類等進行偶合而製

得偶氮化合物，其反應式如下：

ArN2+Cl－ + HAr' → Ar-N＝N-Ar' + HCl………(12.6)

欲使酚類進行偶合反應，須在弱鹼性水溶液中行之，但欲使胺等進行偶合

反應，則必須在中性或弱酸性水溶液中方可進行，此分別稱為鹼性偶合、酸性偶

合。由以上重氮化及偶合反應，由不同之中間體產物即可製得不同數量偶氮基之

偶氮染料，亦即單偶氮、雙偶氮、三偶氮等等，而其中以單偶氮及雙偶氮染料較

為普遍。本實驗要合成之染料－對位紅，其反應式如下：

43

對位紅的反應機構如圖二所示。

圖二：對位紅的反應機構


電磁攪拌加熱器、抽氣過濾瓶、水流式抽氣機、濾紙、紅外光譜儀、紫外

－可見光譜儀、雙頸圓底瓶（50 mL）、溫度計、水浴鍋、滴管、磁石、廣用試

紙、燒杯（100 mL）、一小塊白色纖維布。

O2N NH2 + N OOH

(NaNO2 + H2SO4)

O2N N N

O2N N N +

HO

O2N N N

HO

Para red2-Naphthol

A diazonium ionp-Nitroaniline

44


對-硝苯胺（p-nitroaniline，O2NC6H4NH2）

亞硝酸鈉（sodium nitrite，NaNO2）

2-萘酚（2-naphthol，C6H4C4H3OH）

甲苯（toluene，C6H5CH3）

硫酸（sulfuric acid）

10 % 鹽酸水溶液

10 % 氫氧化鈉水溶液


【備註】如果將芳香族的重氮鹽離子乾燥且單離出來，會有爆炸的危險，

所以進行本實驗時，必須將製備的重氮鹽離子保持在低溫溶液態，並盡快

與冷的 2-萘酚鈉溶液反應。

1. 將 0.249 g（1.8 mmol）對-硝苯胺置入 50 mL 雙頸圓底瓶中，其中一頸

插入一支溫度計。將圓底瓶置於冰浴中，使瓶內溫度低於5 ℃。

2. 以滴管緩緩滴入 3 mL（9.0 mmol）3 M 硫酸，並以磁石攪拌。注意不

可使瓶內溫度高於5 ℃。(注意並調整溫度計高度，勿被磁石打破)

3. 使用試管將 0.123 g（1.8 mmol）亞硝酸鈉溶於 1.5 mL 冰水中，並維持

此溶液溫度低於5 ℃。

4. 使用試管將 0.258 g（1.8 mmol）2-萘酚溶於 4.5 mL 10 %氫氧化鈉水溶

液中，並維持此溶液溫度低於5 ℃。

5. 緩緩將步驟 3 之溶液滴入步驟 2 的溶液中，以磁石攪拌。注意不可使

瓶內溫度高於10 ℃。

6. 緩緩將步驟 4 之溶液滴入步驟 5 的溶液中，以磁石攪拌。注意不可使

瓶內溫度高於 10 ℃。

7. 攪拌 10 分鐘後，以適量的 10 % 鹽酸水溶液酸化溶液（以廣用試紙測

45

試呈橙色至紅色）。

8. 抽氣過濾收集紅色固體，並用甲苯作再結晶。

9. 抽氣過濾收集紅色產物，稱重並計算產率。

10. 將產物測量紅外光譜與紫外－可見光譜並分析之。

【應用】

11. 準備一個 100 mL 燒杯，內裝 30 mL 熱水，取 0.05 g 步驟 10 之產

物，溶於熱水中。

12. 緩緩滴入 5～6 滴濃硫酸至步驟 11 的燒杯中。

13. 將一小塊白色纖維布浸泡在步驟 12 的溶液中 5 分鐘。

14. 將浸泡之纖維布取出，並用水將纖維布充分沖洗，觀察並記錄結果。

六六六六、、、、問題問題問題問題與討論與討論與討論與討論：：：：

1. 如果將對-硝基苯重氮鹽離子溶液加熱，會分解成何種產物？

2. 為何對-硝基苯在酸性水溶液的溶解度，大於中性水溶液的溶解度？


Department of Chemistry, National Central University, Organic Chemistry

Laboratory, p109～124.



47

實驗十三實驗十三實驗十三實驗十三、三苯基甲醇的合成三苯基甲醇的合成三苯基甲醇的合成三苯基甲醇的合成

一一一一、、、、目的目的目的目的：：：：

由格林納試劑（Grignard reagent）與酮反應製備三級醇。


由格林納試劑與醛或酮作用來製備醇，是合成醇類化合物的一個重要方

法。格林納試劑通常由有機氯化物、溴化物或碘化物與鎂金屬在乙醚或四氫呋喃

（THF）中作用，這些有機鹵化物與鎂作用的速度，以碘化物最快而氯化物最慢，

其中由溴化物來製備是最常見的。製備格林納試劑所使用的鎂的等級好壞，會影

響反應的容易與否，這是由於鎂的表面很容易與氧氣作用而生成氧化鎂，這層氧

化鎂的存在覆蓋住了要進行反應的鎂，造成反應很難起始，但是一旦反應起始

了，氧化鎂逐漸脫落，鎂金屬的表面完全暴露出來，反應就沒有問題了。因此有

些時候會加入少量的碘或 1,2-二溴乙烷以活化鎂的表面，其主要的作用就是利用

這兩種活性較高的鹵烷化物與鎂作用，將鎂的表面清乾淨，然後才加入反應用的

鹵化物。鎂與碘的作用是產生二碘化鎂，而鎂與 1,2-二溴乙烷的作用則是產生二

溴化鎂及乙烯。由於鎂是無法溶在溶劑中的，因此反應只發生在鎂金屬的表面，

所以常用鎂片或鎂粉，這種型態的鎂表面積較大，鎂的表面應該具有閃亮的金屬

色，如果發現一瓶老舊的鎂，其表面是次黑色的，那就代表其表面已經被氧化的

很厲害了，這種鎂最好不要使用，否則應該用酸清洗表面之後才能使用。由於鎂

與鹵化物作用產生格林納試劑是一個放熱反應，反應一旦開始後，就要控制加入

鹵化物的速度，以保持一個溫和的迴流（reflux）即可。如果反應一直無法起始，

絕對不要把鹵化物不斷加入，如果反應突然起始了，而瓶內已加入了太多的鹵化

物，此時會放出大量的熱，有時甚至會由於沸騰過度劇烈而噴灑出來，造成危險，

這種情形在使用高揮發性的乙醚時要特別注意。由於格林納試劑是一強鹼，因此

48

反應必須在無水的狀態下進行，所使用的溶劑如乙醚或四氫呋喃（THF）都必須

是無水的，由於這些溶劑都是具有吸水性的，所以要避免與潮濕的空氣接觸。

本實驗所使用的鹵化物是溴苯，所製得的格林納試劑再與二苯基酮作用而得三苯

基甲醇如下式所示：

本反應所得之產物是一個三級醇，又有三個苯基存在，在酸性的條件下，很容易

產生一個穩定的碳陽離子，由於是一個很好的共軛系統，這個陽離子是有顏色

的。本實驗還會要求學生取另一個苯上有取代基的三苯基甲醇類化合物，觀察所

產生的碳陽離子在顏色上有何變化。

三三三三、、、、儀器儀器儀器儀器與材料與材料與材料與材料：：：：

乾燥管、旋轉濃縮儀、電子天秤、電磁攪拌加熱器、水流式抽氣機、紫外

燈、雙頸瓶（100 mL）、磁石、加液漏斗（50 mL）、血清塞、冷凝管、乾燥管、

水浴鍋、分液漏斗、廣用試紙、稱藥紙、藥匙、布氏漏斗（瓷漏斗）、抽氣過濾

瓶、濾紙、熔點測定儀、單口毛細管（測熔點用）、試管。


鎂粉（magnesium，Mg）

無水乙醇（absolute ethanol，CH3CH2OH）

49

溴苯（benzyl bromide，C6H5Br）

無水乙醚（dry ether，(CH3CH2)2O）

二苯基酮（benzophenone，C6H5COC6H5）

無水硫酸鎂（magnesium sulfate，MgSO4）


硫酸（sulfuric acid，H2SO4）

10 % 氫氧化鈉（sodium hydroxide，NaOH）

Malachite Green carbinol

萃取用乙醚

飽和食鹽水


【備註】本步驟所有玻璃器材都必須事先乾燥。

【格林納試劑的製備格林納試劑的製備格林納試劑的製備格林納試劑的製備】

1. 取 0.50 g（20.8 mmol）鎂粉置於 100 mL 雙頸瓶，並放入一顆磁石，

於其中一頸裝上一 50 mL 加液漏斗，並用血清塞塞上，另一頸則加上

一冷凝管，並填充一乾燥管與其連接，整個裝置必須保持在乾燥無水的

條件之下。

2. 取 3.25 g（20.7 mmol, 約 2.1 mL）溴苯，再取 20 mL 無水乙醚與其混

合置入加液漏斗中，先將溴苯（乙醚）溶液加入少量至可覆蓋鎂粉即可，

再以熱水浴（約 75～80 ℃）加熱並劇烈攪拌，當溶液呈白色或棕色混

濁時即表示反應已經開始，將熱水浴移去，並緩慢開始滴入溴苯（乙醚）

溶液，使反應成微微沸騰的狀態。若反應遲遲未被起始，可於劇烈加熱

攪拌時再滴入數滴溴苯（乙醚）溶液，待反應被起始之後，如上述緩慢

滴入溴苯溶液（約 5～10 秒一滴）。反應中若劇烈沸騰應以冷水減緩

50

反應，但切勿完全停止沸騰。

3. 待加入完畢後於水浴中緩慢加熱並保持微微沸騰，以使鎂粉完全消耗完

畢，此一過程約 45～60 分鐘。當鎂粉消耗完畢或已加熱 30 分鐘即可

將反應靜置冷卻至室溫，如此即完成格林納試劑之製備，應得到一棕黑

色之溶液。

【格林納試劑與二苯基酮的反應格林納試劑與二苯基酮的反應格林納試劑與二苯基酮的反應格林納試劑與二苯基酮的反應】

4. 取 1.0 g （5.49 mmol）二苯基酮溶於 10 mL 無水乙醚，將其置入加液

漏斗中，將雙頸瓶冷卻於冰浴中，緩慢加入二苯基酮溶液並劇烈攪拌

之，加入時溶液立即呈粉紅色混濁狀，待加入完畢後置於熱水浴加熱反

應 45 分鐘。

5. 待反應結束後冷卻，先加入 20 mL 乙醚，再加入 5 mL 冰水，並於冰

浴下緩慢加入 20 mL 10 % 硫酸溶液。（若有未反應完全之鎂粉加入時

應更加小心）

6. 以 5 mL 乙醚萃取水層兩次（要記得萃取過程要洩氣，以免乙醚噴出），

合併有機層再以飽和食鹽水清洗至水層以廣用試紙測試為中性止，最後

有機層以無水硫酸鎂除水，過濾，濃縮抽乾乙醚，紀錄粗產物重。

7. 以甲醇做再結晶，過濾收集，秤重。

8. 測熔點，並與文獻所示之熔點做比較。

【碳陽離子的測試碳陽離子的測試碳陽離子的測試碳陽離子的測試】

9. 取 0.26 g 產物置於試管中，並加入 2 mL 冰浴過的濃硫酸，紀錄顏色，

接著照射紫外燈，並紀錄顏色變化。

10. 取 0.3 g 之 Malachite green carbinol 於試管中，加入 l mL 甲醇，紀錄

顏色變化，再滴入 3 滴 10 % NaOH(aq)，顏色轉變為何？於冰浴下逐滴

加入濃硫酸顏色變化如何？繼續加入直到顏色無明顯改變為止。

51

六六六六、、、、參考資料參考資料參考資料參考資料：：：：

1. 國立臺灣大學化學系，「化學實驗（三）、（四）教材」，民國九十一

年八月印行，p121～125。

2. Michael B. Smith, Organic Synthesis, 2nd ed., McGraw-Hill, NewYork,

2002, p586～587.

3. 中央大學化學系有機化學實驗講義。



53

實驗十四實驗十四實驗十四實驗十四、、、、萃取之技術與應用萃取之技術與應用萃取之技術與應用萃取之技術與應用

原理原理原理原理

1. 萃取原理

萃取（extraction）為有機實驗中的一個基本技術。其原理是利用混合物各成

份對某溶劑（solvent）的溶解度不同，或對某化學試劑（reagent）的反應性不同

而得到分離效果。萃取的操作方法有好幾種，其中最常用的是使用分液漏斗的液

相萃取法。如果物質在不互溶的二有機溶液中溶解度不同，則經過充分混合後，

可使原在溶解度較小溶劑之成份轉移至溶解度較大的溶劑中，而可達到分離的效

果。在一般實驗操作中，有機反應通常會產生一些鹽類副產物，因此是將反應產

物（通常溶於有機溶劑中）加入水萃取，鹽類便會被水洗去；或是加入另一種有

機溶劑（二者必須不互溶），將副產物除去。

萃取所用溶劑之理想條件包括：（1）對試樣有很好的溶解度；（2）萃取完

畢後溶劑之去除容易（以低沸點為佳可利用蒸餾或濃縮除去）；（3）不會與溶

質（solute）發生反應。常用之有機萃取溶劑包括乙醚（現多以第三丁基甲醚取

代）、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、正己烷、苯（多以甲苯取代）；另外會與水

互溶的乙醇、甲醇、丙酮亦常被利用於天然物之萃取。

溶質在有機層與水層為一平衡分布，可以用平衡常數（K）表示。因此若以

同量的有機溶劑進行萃取，少量多次的萃取效果會比較好。

有機化合物在水中之溶解度，會受到水中所溶解的無機鹽影響。例如酒精與

水是可以完全互溶的，可是酒精在飽和食鹽水中卻是微溶而已，這是由於水中溶

有鹽類時，其極性增高，因此對於有機化合物的溶解性就降低，這個現象稱為鹽

析作用（salting-out effect）。不過這些鹽通常是半徑較小而電荷密度較高者。常

用之有機溶劑-乙醚會溶少量的水，這些水通常會在乾燥時造成困擾，因此若用

飽和食鹽水清洗，水便會溶入食鹽水中這個現象與鹽析作用有異曲同工之妙。

54

與鹽析作用相反較不常見的鹽溶作用（salting-in effect），常發生在使用半徑較

大而電荷密度較小的鹽類的時候。例如苯在 1 M 的四甲基溴化銨

（tetramethylammonium bromide）水溶液中溶解度會提高百分之四十。共同離子

效應（common-ion effect）亦會降低有機鹽類在水中之溶解度。例如苯磺酸鈉

（sodium benzene-sulfonate）在水中之溶解度甚佳，但若加入氯化鈉之水溶液則

苯磺酸鈉會沈澱出來。當有機溶劑與水分離後，通常仍有少許水在有機萃取液

中，因此必須以乾燥劑脫水。理想的乾燥劑是吸水能力強、不會吸附任何溶劑或

溶質、不與溶劑或溶質作用而又便宜。

萃取時，分液漏斗之使用法如下圖一，在分液漏斗中的液體不可超過四分之

三滿，使用時將瓶蓋蓋好，右手握住漏斗，左手控制活栓，激烈上下搖盪後打開

活栓放氣（開口處不可對人），待內外壓力平衡後，重覆數次前述步驟，最後將

分液漏斗靜置於鐵環上，待液面分界清楚後將，下層溶液由下管流出，上層溶液

由上方開口傾出。一般活栓若為玻璃製品，則須塗抹凡士林以增加密閉性，但有

機溶劑多會溶解凡士林造成困擾，因此現在多改用鐵氟龍（teflon）活栓取代。

55

圖一、分液漏斗使用法

2. 鑑定原理：

將一溶質溶於兩種不互溶的混合溶劑中，則此溶質在兩溶劑間會有一平衡存

在。當系統達到平衡時可用分布係數 D 來表示，溶質在兩相間濃度的比值，例

如溴（Br2）在水及四氯化碳間之分布可由下式來表示：

在此式中，濃度以體積莫耳濃度表示，在濃度右下角的註標代表溶質所存的

溶劑。有時溶質在不同溶劑中有不同的組成。例如:有一溶質 X 在水中是以單體

56

存在，但在四氯化碳中卻以三體存在，這樣的分布可以下式表示：

3X(aq) ←→ X

3(CCl4)

其分布係數 D 可表示如下：

也可用平衡常數（Keq）表示其濃度的關係：

分布係數與平衡常數的差別，在於分布係數只考慮在每一相中溶質的濃度而

不管它存在的形式，但平衡常數卻與溶質在不同相中存在形式有關。

分布係數可由分析每一相的組成直接求出。例如：溴在四氯化碳-水的系統

中，D 值可由分析水中及四氯化碳中之溴含量而求出。但平衡常數卻需要較複

雜的實驗及知道在不同相中溶質的分子組成。在某些簡單的例子裡，我們可由實

驗測出分布係數，然後間接同時得到溶質在溶劑中結合的程度 n （n 應為正整

數）及平衡常數，以下我們討論此種情形：

一溶質 A 分布在水相及與水不互溶的有機相中。假設在水相中，溶質以單

體存在，但在有機相中可能會結合；在平衡時

n A (aq) ←→ A

n (org)

此系統的分布係數 D 為

----------------------------------------------------------------------------- （1）

平衡常數為

----------------------------------------------------------------------------- （2）

將（2）式移項可得

57

----------------------------------------------------------- （3）

將（3）式代入（1）式可得

---------------------------------------------------------------------- （4）

將（4）式兩邊取對數

log D =log(Keq

) + n log [A]aq

- log [A]aq 移項整理

log D = log(Keq

) + (n-1) log[A]aq

------------------------------------------------------- （5）

由於 n 和 Keq 在此測定條件下是常數，log（K

eq) 也是常數，所以方程式（5）

就如一線性方程式 y＝mx + b 。以 log D 為縱座標，以 log [A]aq 為橫座標，

對於不同濃溶質 A，可得出一斜率為（n-1）的直線，此直線的 y 截距為 log

（Keq）。

58

實驗應用實驗應用實驗應用實驗應用


1. 利用溶質溶於二不互溶溶劑的特性純化混合物。

2. 瞭解溶質在異相間之分布平衡，同一溶質在不同溶劑中的各種可能組

成。

3. 本實驗研究有機酸（苯甲酸）在水及有機溶劑（正己烷）間之分布情形。

用不同量的苯甲酸使其在水和正己烷間達到平衡後，以酚鈦為指示劑，

用標準的氫氧化鈉溶液滴定在兩相中苯甲酸的含量，由此可知 D 值 ;

而後以 log D 對 log[A]aq 作圖，由直線之斜率求出有機酸在有機相中

結合程度（n），並由y截距可求出 Keq。

二二二二、、、、儀器儀器儀器儀器與材料與材料與材料與材料：：：：

抽氣過濾瓶、布式漏斗（瓷漏斗）、水流式抽氣機、濾紙、錐形瓶（125mL）、

刻度吸量管（25 mL）、滴定管（25mL）、安全吸球、電磁攪拌加熱器、磁石、

軟木塞、鋁箔紙（10 cm*10 cm）、分液漏斗（50 mL）、分液漏斗（250 mL）。

三三三三、、、、藥品藥品藥品藥品：：：：

苯甲酸（benzoic acid，C6H

5COOH）

正己烷（n-hexane，n-C6H

14）

2-萘酚（2-naphthol，C10H8O）

1,4-二甲氧基苯（1,4-dimethoxybenzene，H3COC6H4OCH3）

第三丁基甲醚（t-butyl methyl ether，t-BME）

硫酸鎂（magnesium sulfate，MgSO4）

飽和氯化鈉溶液（sodium chloride，NaCl）

59

0.01 M、3 M 氫氧化鈉溶液（sodium hydroxide，NaOH）

5% 碳酸氫鈉溶液（sodium hydrogen carbonate，NaHCO3）

5% 鹽酸（hydrochloric acid，HCl）

酚鈦指示劑，phenolphthalein

苯甲酸溶液（benzoic acid，C6H

5COOH，2.1 g/ L）

四四四四、、、、實驗步實驗步實驗步實驗步驟驟驟驟：：：：

（（（（一一一一））））合成步驟合成步驟合成步驟合成步驟

1. 精稱 1.0 g 未知物（苯甲酸、2-萘酚、1,4-二甲氧基苯的混合物），加

入 15 mL 的 t-BME 中使未知物完全溶解（標示為Org）。

2. 將溶液倒入 50 mL 分液漏斗，再加入 4 mL 的 5% 碳酸氫鈉溶液，蓋

上蓋子後輕輕搖盪分液漏斗使溶液均勻混合後，將分液漏斗出口朝上

（切勿對人），打開旋鈕放氣，之後靜置待溶液分層。（如何知道哪一

層為水層？有機層？）

3. 打開分液漏斗上端蓋子，確認何者為水層後則將水層先移出（標示為

W1），再加入 4 mL 的 5% 碳酸氫鈉溶液再次進行萃取，將水層與前

次水溶液（W1）收集在一起。剩餘之有機層則標示為 Org1。

【備註】：使用分液漏斗時下層溶液自下方出口洩出，上層溶液則應由上

方出口傾倒出。

4. 利用 3 mL 3 M 氫氧化鈉溶液再次萃取有機層（Org1），將萃取後水層

標示為 W2，剩餘有機層標示為 Org2，重複進行此萃取步驟兩次。

5. 再次以飽和食鹽水 2 mL 萃取有機層（Org2），重複進行此萃取步驟兩

次，收集有機層溶液並標示為 Org3。

6. 取有機層（Org3），加入少許無水硫酸鎂（觀察無水硫酸鎂粉末加入前

後之變化並推測其作用為何？）靜置約 20 分鐘後將溶液以抽氣過濾方

式除去硫酸鎂，將濾液減壓抽乾後即可得二甲氧基苯，將固體乾燥後秤

60

重並測熔點。

7. 將水層（W1）逐滴加入 5% 的鹽酸溶液可發現白色固體產生（試推論

為何種物質？）。利用廣用試紙測試溶液至弱酸性，再利用 4 mL 之

t-BME 進行萃取兩次，收集有機層並標示為 Org4。

8. 將有機層（Org4）比照步驟 6 處理可得苯甲酸。將固體乾燥後秤重並

測熔點。

9. 利用步驟 7 之方法同樣處理水層（W2），萃取後收集有機層並標示為

Org5。

10. 將有機層（Org5）如步驟 6 處理可得 2-萘酚。將固體乾燥後秤重並測

熔點。

11. 步驟 8，9 之濃縮部分可利用快速再結晶方式取代，先將溶液中和，隔

水加熱至固體完全溶解。靜置冷卻至室溫，再將溶液冰浴以利固體析

出，將固體乾燥後秤重並測其熔點。

12. 根據實驗結果推測未知物之混合比例並計算回收率。

（（（（二二二二））））鑑定步驟鑑定步驟鑑定步驟鑑定步驟

1. 取 4 個 125 mL 錐形瓶分別標示之。

2. 在每一瓶中加入 40 mL 正己烷，並在第一瓶中加入 10 mL 苯甲酸水溶

液及 30 mL 水，其餘三瓶取量如表一：

表一、四個錐形瓶中之各溶液取量

錐型瓶正己烷（mL）苯甲酸溶液（mL）水（mL）

1 40 10 30

2 40 20 20

3 40 30 10

4 40 40 0

61

3. 以軟木塞（外包乾淨鋁箔紙）蓋緊每一瓶子並混合攪動 30 分鐘，以確

使苯甲酸在二相中達平衡分布後，倒入 250 mL 分液漏斗中，靜置幾分

鐘，讓兩液相分離更完全。

【備註】：可用手搖動瓶子或用磁攪拌子攪拌，但均應注意勿使溶液濺灑瓶

外。

4. 進行下面分析之前，先判斷分液漏斗中上、下層溶液何者為水？何者為

正己烷？

5. 將上、下層溶液分離，分別置入兩個乾淨之錐形瓶中。

6. 準確量取上層溶液 25 mL，滴加 2～3 滴酚鈦為指示劑並用標準 0.01

M 氫氧化鈉溶液滴定以測定其中的苯甲酸含量。

7. 重覆步驟 5～6，但改為測定下層溶液中之苯甲酸含量。

8. 依實驗步驟 5～7，定量另三瓶試樣之水層與正己烷層中的苯甲酸含量。

9. 含正己烷溶液之廢液，請集中倒入廢液回收桶。

10. 由實驗數據求出 D 值。

11. 以 log D 對 log[A]aq作圖並求出迴歸直線，由迴歸直線求出 K

eq（截距）

及 n（斜率）。

五五五五、、、、問題問題問題問題與討論與討論與討論與討論：：：：

1. 可能影響分布係數之因素？

2. 苯甲酸在正己烷中的 n 值等於多少？根據你的實驗數據，若 n 不是正

整數，試提出除了實驗誤差以外的合理解釋。

3. 萃取法之優缺點為何？

4. 試舉出兩個有機化合物，不能以醚或環己烷等有機溶劑有效的利用萃取

法從水中分離？並說明其原因。

試說明為何欲將分液漏斗下層溶液自下方開口洩出時，須將上方蓋子取

出？

62



63

實驗十五實驗十五實驗十五實驗十五、環己醇的氧化反應與環己酮的還原反應環己醇的氧化反應與環己酮的還原反應環己醇的氧化反應與環己酮的還原反應環己醇的氧化反應與環己酮的還原反應


製備 Jones’ 試劑，將環己醇氧化為環己酮；再以氫硼化鈉（NaBH4）將環

己酮還原成環己醇。


氧化或還原反應，在有機化學領域中，是一種重要的反應型態，其中利用

Jones’ 試劑將二級醇氧化成為酮，是一個非常重要且實用的氧化反應。如果使用

一級醇，則 Jones’ 試劑會將其氧化成為酸。在本實驗中所提供的 Jones’ 試劑

製備方法是一個很標準的步驟，基本上將三氧化鉻溶解在濃硫酸中，然後用水稀

釋成為 8 N 的鉻酸溶液。一毫升的此溶液可以氧化四毫莫耳的二級醇，其反應

式如下：

3 R2CHOH + 3 H2CrO4 → 3 R2CO + 2 Cr(OH)3 + 2 H2O

硫酸的使用可以避免 Cr(VI) 與反應產生的 Cr(III) 形成錯合物而降低其氧化電

位，因此硫酸的存在可保證 Cr(VI) 迅速而完全的將醇氧化。此類反應也常在丙

酮為溶劑中反應，因為丙酮不但能增高反應物的溶解度而加快反應速率，同時也

是易於移去的溶劑。在實驗中，如果使用過量的 Jones’ 試劑，於反應結束時可

加入 2-丙醇，利用 2-丙醇的氧化（產生丙酮），以消耗過量的 Jones’ 試劑。

至於 2-丙醇亦是揮發性高的物質，容易移除。在本實驗中由於產物環己酮的沸

點頗高（155.6 ℃），我們可以使用減壓蒸餾的方法來純化產物。利用氫硼化鈉

將酮或醛類化合物還原為醇類化合物是一個簡單而且實用的還原反應，其反應方

程式如下：

4 R2CO + NaBH4 → NaB(OCHR2)4

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NaB(OCHR2)4 + 4 EtOH → 4 R2CHOH + NaB(OEt)4

氫硼化鈉是一個溫和的還原劑，與水、甲醇或乙醇僅會緩慢的作用而產生

氫氣，而通常 NaBH4 還原酮或醛是很快的，因此這個反應可在甲醇或乙醇中進

行，有時甚至於可使用水做反應溶劑，不過考慮有機反應物的溶解度問題，此類

反應最常在乙醇中進行。雖然一當量的 NaBH4 可還原四個當量的酮或醛，但是

實際上 NaBH4 都是用過量的。反應首先是產生硼酸酯（NaB(OCHR2)4），但由

於是在乙醇中反應，過量的乙醇會將烷氧基置換而得到醇的產物，至於產生的

NaB(OEt)4 則在萃取分離時，與水進一步水解成硼酸鈉而留在水層中。由於環己

醇與環己酮有著相當不同的特性吸收，有關產物鑑定部分，本實驗規劃的是紅外

線光譜的吸收，因此學生必須先行閱讀課本中有關紅外線光譜章節的理論部分。

三三三三、、、、儀器儀器儀器儀器與材料與材料與材料與材料：：：：

旋轉濃縮儀、攪拌器、加液漏斗、蒸餾裝置、真空系統、紅外光譜儀、燒

杯（50 mL）、電子天秤、藥匙、水浴鍋、磁石、滴管、單頸圓底瓶（100 mL、

25 mL）、漏斗、分液漏斗、錐形瓶、展開槽、TLC片、濾紙。


環己醇（cyclohexanol，C6H11OH）

三氧化鉻（chromium trioxide，CrO3）

有機化學實驗 -...

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