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Item使用 錸（I）和釕（II）催化劑於N-吡啶基/ N-Pyrimidylindole和N-Methoxybenzamide系列物的進行具區域和立體選擇性的C（sp2）- H化學鍵官能基化；同時使用不具金屬和沒有氧化劑的氧化劑來進行分子內的C–N化學鍵官能基化( 2021)此論文的內容共分為四個章節，分別為A、B 、 C和D。[A] 章節的內容涵蓋四個部分。第一部分是C–H化學鍵進行官能基化的介紹；第二部分為應用錸（I）催化劑在各類型的C–H化學鍵進行官能基化反應的介紹及其分析；第三部分是介紹釕（II）催化劑來催化C–H化學鍵進行官能基化反應的探討；而最後一部分則是介紹使用各類型的過渡金屬催化劑來合成喹唑啉酮。[B] 章節包含幾個部分，主要是集中於屬於水溶性的 Re（I）催化劑的介紹。在溫和的條件以及使用水作為溶劑時，上述催化劑可應用於N-吡啶基/ N-嘧啶基吲哚系列物來進行具有區域和立體選擇性的碳（sp2）–氫烯基化反應，以及應用於N-嘧啶基苯胺衍生物與N-酰胺可進行N–H烯基化的反應。當使用水作為溶劑時，此催化系統具有可回收性的特性，同時也對反應機構以及動力學研究做了詳細的討論。最後是對於[Re（CO）3（H2O）3] Br催化劑的介紹及討論。[C] 章節是介紹在微波的條件下，釕（II）世紀可催化炔基硫烷對N-甲氧基苯甲酰胺的C–H / N–O進行活化作用。這部分同時對反應機構進行探討以及其數據進行分析。[D] 章節描述了在不使用金屬和氧化劑的條件下，噁唑啉酰胺可進行分子內C–N化學鍵的官能基化反應。本章還同時也對反應機構進行探討以及其數據進行分析。
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Item以理論計算探討含硫系統之光譜動力學效應與能源應用( 2020)本篇論文主旨為探討嶄新含硫系統在應用於有機發光二極體 (Organic Light-Emitting Diode, OLED) 或電池等能源相關材料時之獨特性質。本篇論文共分為兩個部分。在第一部分（第三、四、五章）中，我們以第一原理計算探討含硫之有機小分子系統的光譜動力學效應。第二部分（第六章）是以理論計算探討將一維TiS2(en)奈米結構應用於鋰離子電池電極之可行性。 在第一部份中，我們探討在有機小分子系統中引入硫羰基之光物理現象。含硫羰基之有機小分子的最低單重激發態(S1)之躍遷為nπ*，同時硫原子的重原子效應可促使S1(nπ*)-Tn(ππ*)間自旋-軌道耦合的進行，進而導致室溫磷光的產生。在第三章中，我們以人工合成之DNA鹼基對dTPT3為雛形，精心設計了一系列的純有機小分子，並由共同合作之台大周必泰教授實驗室進行合成與光譜測量。其中擁有硫羰基物種之S1(1nπ*)與T1(3ππ*)能階間SOC積分值遠大於擁有羰基之物種，此現象歸因於前者適當的激發態能階排列與硫的重原子效應，進而導致在室溫下的溶液或固態中皆能夠同時產生螢光與磷光。 在第四章中，我們與台大周必泰教授實驗室合作並共同發表了O-H----S氫鍵的形成以及其激發態分子內氫鍵開關反應所導致的室溫磷光。在此篇具開創性的文獻中，此現象由擁有強極性(C-O-H)----分散性(S=C)型氫鍵之DM-7HIT所展示。經激發後，DM- 7HIT異常地在550與685 nm處出現了雙重室溫磷光。我們發現DM- 7HIT最低激發態(S1)之躍遷為硫之非鍵結軌域(n)至π*，造成O-H鍵從有氫鍵之S1(nπ*)結構翻轉為無氫鍵之S’1(nπ*)結構，再透過系統間跨越與內轉換使T’1(nπ*)之電子分布提升。快速的氫鍵開/關行為在T’1(nπ*)與T1(nπ*)間發生，並在平衡達成後放出T1(nπ*，550 nm)與T’1(nπ*，685 nm)雙重磷光。這些結果證實含硫氫鍵開關機制的普遍性，也對氫鍵的化學開啟了一個新的篇章。 在第五章中，我們使用第一原理計算探索硫酮衍生物中S2能階不同的去活化路徑。本研究所使用之模擬模型包含先前已成功合成之硫酮化合物與人工設計之分子，以找出可能可以展現S2激子分裂現象之基本共振單元。我們將不同的分子骨架以及取代基進行交互配對以調控較低能量能階之相對排列。透過合理且精細的分子設計，我們發現被改造之硫酮衍生物擁有接近2 eV之大的S2-S1能差同時也擁有進行稀有S2激子分裂的可能性，其三重態激子之放光波段被預測在紅光與近紅外光的範圍。 在第二部份 (第六章) 中，我們擴大了所研究的含硫系統大小至一維鍊狀固態晶體結構。TiS2(en)為對層狀結構之TiS2使用維度縮減方法所切割出之一維鏈狀產物。我們使用第一原理計算，發現鋰原子嵌入LixTiS2(en)的過程遵循Rüdorff模型，且被預測將沿著一維TiS2(en)結構之軸方向進行擴散。LixTiS2(en)僅約0.27 eV的擴散能障近似於已商業化之LixCoO2(約0.21 eV)與LixFePO4(約0.16 eV)，表示鋰離子可順暢地在LixTiS2(en)中進行移動。LixTiS2(en)(0≦x≦1)之開路電壓為1.6 V至1.04 V，介於如1M LiPF6 in EC/DEC (1:1)之常見電解液的穩定工作電壓範圍(1.0 V – 4.7 V)內。有鑑於上述性質，TiS2(en)有機會被設計為一高安全性、擁有足夠輸出電壓，且能快速充放電的電池。此研究可激發未來對維度縮減之奈米結構在鋰離子電池之應用，相信可對尚未被發掘出的優勢進行更深入的探索。
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Item還原氧化石墨烯奈米複合材料之製備與化學偵測( 2021)為因應目前感測器低成本、微小化、便於攜帶、穿戴式以及可即時監控的發展趨勢，本研究開發一系列簡易且低成本之方式合成還原氧化石墨烯 (reduced graphene oxide, RGO) 為主體的奈米複合材料，在氧化石墨烯結合有機或無機材料並與觸媒奈米粒子綴合的反應過程中，同時將其進行還原，以一步化合成多元還原氧化石墨烯奈米複合材料，並探討這些複合材料於感測方面之相關應用。 依所合成之石墨烯複合材料以及分析物的不同，研究之內容可分為三大部份，第一為應用石墨烯所具有的電催化特性以及表面高活性位點，製備為可同時檢測苯二酚同分異構物之電化學感測器，第二及第三部分則是透過石墨烯本身的高機械強度以及高導電性，發展為可撓性濕度感測元件以及高靈敏性的NH3感測元件。 第一部分的實驗設計是利用多元醇法 (polyol synthesis) 結合有機金屬裂解法 (Metal Organic Decomposition, MOD)，以簡易且低成本的方式一步化合成金奈米粒子/還原型氧化石墨烯/三氧化鎢 (AuNPs/RGO/WO3) 三元奈米複合材料，並將此材料製備為AuNPs/RGO/WO/GCE電化學感測元件，提供了能有效區別並快速檢測hydroquinone (HQ) 以及catechol (CC) 混合樣品之感測平台。材料中RGO與AuNPs的高導電性與電催化活性，能顯著提升以Cyclic Voltammetry (CV)和Differential Pulse Voltammetry (DPV) 檢測HQ以及CC之靈敏度與選擇性，且提供新的電子傳導途徑，有效地改變材料中電子之傳遞能力，進一步增進元件的感測特性，而在真實環境下檢測HQ和CC，此元件依然具備良好的定性與定量之能力，其RSD分別為85%~111%和89%~119%，證實開發此感測材料對於HQ以及CC之實際檢測具有一定的應用價值。 而實驗第二部分為利用高分子單體化學氧化聚合為導電高分子而同時進行還原作用的方式，設計出Pt/polythiophene/RGO阻抗式濕度感測元件，此感測元件以RGO和polythiophene所具有高比表面積、高導電性以及Pt粒子所提供的電子傳導路徑等性質，將有效提高對於濕度之感測特性，此外藉由RGO具有高機械強度以及高可撓之特性，所製備之感測元件可撓性極佳，對於發展為穿戴式感測材料有極大之潛力。 第三部分為以簡易且一步化之方式合成Au/polythiophene/RGO、Ag/polythiophene/RGO、Pd/polythiophene/RGO以及Pt/polythiophene/RGO奈米複合材料並應用於NH3氣體之檢測，探討不同金屬觸媒前驅物對於材料整體合成之影響，並分析這些奈米複合材料對NH3感測之差異性，由特性分析結果可知， Au/polythiophene/RGO及Ag/polythiophene/RGO奈米複合材料，觸媒還原比率以及polythiophene聚合程度皆較高，因此具有較低的電阻值，而因觸媒的催化能力以及π-πstacking電荷載子快速傳遞的效應，Au/polythiophene/RGO以及Ag/polythiophene/RGO感測元件對NH3氣體也具有較為優異的感測特性，對NH3氣體有極快的反應速度並可適用低濃度 (200 ppb) 之檢測，如若有類似第二部分元件之可撓性，於氣體之檢測應用上便具有極大的發展潛力。
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Item銠金屬催化不對稱轉換( 2022)中文摘要 本篇論文係利用銠金屬錯合物及掌性雙環[2.2.1]雙烯配體形成之催化劑催化不對稱1,4-加成反應暨催化環化反應，總共分為三個主題。 一、銠金屬催化苯並環丁醇選擇性開環、芳基化及成碳環聯繼反應：合成掌性及多樣化多官能團[6.6.5]稠環及[6.5.5]螺環化合物 本篇主題描述利用銠金屬及掌性雙環[2.2.1]雙烯配體或軸掌性雙磷配體所形成之催化劑催化具有不同官能基的苯並環丁醇37進行選擇性開環反應，並對馬來亞醯胺59進行芳基化反應，進一步進行分子內環化反應則可以得到多環化合物。若使用掌性雙環[2.2.1]雙烯配體形成之催化劑催化反應，使用甲苯為反應溶劑，反應溫度為60 °C，可以得到掌性[6.6.5]稠環化合物60，總共23個例子，產率為21–81%，鏡像超越值為95– >99.5%；使用軸掌性雙磷配體作為配體，在相同的反應條件下則可以得到[6.5.5]螺環化合物63，總共10個例子，產率為24–71%，鏡像超越值為26–72%。 關鍵字: 銠金屬(I)催化、選擇性開環、掌性雙環[2.2.1]雙烯配體、軸掌性雙磷配體、掌性及多樣化多官能團[6.6.5]稠環及[6.5.5]螺環化合物 二、銠金屬催化苯並環丁醇選擇性開環、芳基化及成環聯繼反應：對雜原子連接丙炔官能基之環己二烯酮進行去對稱骨牌環化反應 本篇主題描述利用銠金屬及掌性雙環[2.2.1]雙烯配體所形成之催化劑催化對具有不同官能基的苯並環丁醇37進行選擇性開環反應，對雜原子連接丙炔官能基進行芳基化，再進行分子內1,4-加成反應或分子內1,2-加成反應實現去對稱化的過程，總共11個例子，產物產率最高為95%，鏡像超越值最高為99.5%。該反應特色是可藉由不同官能基立體阻礙的程度，造成其具有不同的化學反應性，最終選擇進行分子內不對稱1,4-加成反應形成化合物113，或1,2-加成反應形成化合物114，建立單一立體中心。 關鍵字: 銠金屬(I)催化、掌性雙環[2.2.1]雙烯配體、選擇性開環、去對稱骨牌環化反應 三、 銠金屬催化芳基硼酸行不對稱1,4-加成反應：合成掌性β-雙芳基取代磷酯化合物 本篇主題描述利用銠金屬及雙環[2.2.1]雙烯配體所形成之催化劑催化芳基硼酸與β-芳基取代不飽和磷酯化合物進行1,4-加成反應，得到一系列具有β立體中心的掌性磷酯化合物，總共20個例子，產率最高達到87%，鏡像超越值最高可達到99%。關鍵字: 銠金屬(I)催化、1,4-加成反應、性β-雙芳基取代磷酯化合物
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Item不對稱催化製備螺氧雜吲哚環戊二烯[c] chromen-4-ones和藉由分子內Wittig反應合成多種類雜芳烴( 2021)第一部分： 本部分以一個章節闡述了有機催化（3 + 2）環加成反應的重要性。以及描述所有碳1,3-偶極反應，特別是通過環加成反應形成的所有碳螺環。 第一章： 本實驗使用起始物3-高醯基香豆素 (3-homoacyl coumarin) 與亞烷基吲哚酮(alkylidene oxindoles) ，藉由雙功能金雞納鹼催化劑催化逐步的(stepwise) (3+2) 環加成反應去建立具有對掌體選擇性 (enantioselective) 之螺環吲哚酮其架構中含有全碳的五環結構並且有連續五個立體中心，可以得到良好的產率以及立體選擇性，此外我們也更換亞烷基吲哚酮上的取代，包含兩種具有羰基取代的酯基 (ester group)、苯甲醯基 (benzyl group) 以及去除羰基之苯基 (phenyl group) 去比較羰基在氫鍵催化下的影響。放大反應證實此反應即使在克級條件下進行仍然能夠維持良好的產率以及立體選擇性。 第二部分： 第二部分分為三個章節，闡述了Wittig反應近年來的發展以及在合成各種雜芳烴中的應用。還簡要介紹了一些雜芳烴6/5/5和6/6/5骨架的合成方法及其生物學重要性。此外，本部分探討使用不同方法來形成C–C鍵（例如MBH反應，RC型反應），及其在有機化學中的重要性。 第二章： 本章節的研究利用本實驗所發表之磷兩性離子 (phosphorus zwitterion) 之合成策略，利用三組分反應(three-component reaction)建構新型磷兩性離子中間體，並在醯氯 (acyl chloride) 以及鹼的作用下，進行Wittig反應建構茚並- [1,2-b]吡咯。藉由反應機構的探討，螺環噁二唑(spiro-indene-1,2'-[1,3,4]oxadiazol)的形成是合成上述雜芳烴的關鍵步驟，出乎意料的是使用不同膦試劑能得到螺環噁二唑衍生物，經由探討發現利用不同親和性的膦試劑能夠影響其脫去與否，進而使得反應導向不同的結果。相比於過去合成茚並- [1,2-b]吡咯的策略，本篇提供一個全新的合成策略，不但能有良好的產率其產物的取代基也相當廣泛。 第三章： 長期以來，本實驗室一直致力於在不同位置的共軛羰基化合物中添加膦試劑以進行Wittig反應，進而生成磷兩性離子或膦鹽。在延續過去研究的同時，我們對於開發雜環化合物的新方法感興趣。因此，本章節中我們開發了一種通過MBH型/酰基轉移/ Wittig反應構建功能化呋喃[3,2-c]香豆素(furo[3,2-c]coumarins) 的新方法。 此方法的特點是兩性離子的O-酰化反應是由PPh3與烷酸酯的MBH型反應形成的，生成了甜菜鹼(betaine)中間體，該中間體通過前所未有的酰基轉移/Wittig反應進一步產生了上述雜芳烴。在無金屬的一鍋化反應中藉由末端鏈烷酸酯(terminal alkynoates)和酰氯的幫助下，成功在呋喃[3,2-c]香豆素的芳香環上建立酮官能基並且同時形成兩個雜環。此外，此方法也可適用於內部鏈烷酸酯(internal alkynoates) /丙酰胺類(propiolamides)化合物，通過MBH型/ Wittig反應生成2,3-二取代的呋喃[3,2-c]香豆素和呋喃[3,2-c]喹啉酮(furo[3,2-c]quinolinones)。 第四章： 本章節討論了通過RC型/酰基轉移/ Wittig策略合成螺環[環戊達[c]色烯-二氫吲哚]二酮衍生物的方法。螺環產物是在溫和且無金屬的條件下從簡單的帶有羥吲哚的鏈烷酸酯作為起始物所製備而得，具有良好至高的產率。經由RC型/ Wittig反應同時形成兩個雜環，其由末端炔酸酯，PPh3和酰氯形成螺[環戊[c]亞甲基-吲哚]二酮。