化學系
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國立臺灣師範大學化學系座落於公館校區理學院大樓。本系成立於民國五十一年，最初僅設大學部。之後於民國六十三年、七十八年陸續成立化學研究所碩士班和博士班。本系教育目標旨在培養化學專業人才與中等學校自然及化學專業師資，授課著重理論及應用性。本系所現有師資為專任教授25人，另外尚有與中央研究院合聘教授3位，在分析、有機、無機及物理化學四個學門的基礎上發展跨領域之教學研究合作計畫。此外，本系另有助教13位，職技員工1位，協助處理一般學生實驗及行政事務。學生方面，大學部現實際共322人，碩士班現實際就學研究生共174人，博士班現實際就學共55人。
本系一向秉持著教學與研究並重，近年來為配合許多研究計畫的需求，研究設備亦不斷的更新。本系所的研究計畫大部分來自國科會的經費補助。此外，本系提供研究生獎助學金，研究生可支領助教獎學金（TA）、研究獎學金（RA）和部分的個別教授所提供的博士班學生獎學金（fellowships）。成績優良的大學部學生也可以申請獎學金。
本校圖書館藏書豐富，除了本部圖書館外，分部理學院圖書館西文藏書現有13萬餘冊，西文期刊合訂本有911餘種期刊，將近約3萬冊。此外，西文現期期刊約450種，涵蓋化學、生化、生物科技、材料及其他科學類等領域。目前本系各研究室連接校園網路，將館藏查詢、圖書流通、期刊目錄轉載等功能，納入圖書館資訊系統中，並提供多種光碟資料庫之檢索及線上資料庫如Science Citation Index，Chemical Citation Index，Chemical Abstracts，Beilstein，MDL資料庫與STICNET全國科技資訊網路之查詢。
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Item 探究不同氧化劑對螢光缺陷奈米碳管的分解(2023) 林妍諠; Lin, Yen-HsuanItem 探討奈米碳管中過氧化苯甲醯誘導之螢光缺陷(2023) 李林洋; Lee, Lin-YangItem (一) 使用鄰羥基對亞甲基苯醌經由 1,6-膦加成/氧-醯化/威悌反應建構官能化苯并呋喃衍生物(二) 膦催化之化學選擇性還原/亞硝酸離去/威悌反應建構 3-烯基苯并呋喃衍生物(三) 亞烷基米氏酸與亞胺葉立德經 (3+2) 環加成/內酯化反應合成高鏡像選擇性之𠳭酮[4,3-b]吡咯啶(2022) 柳彥成; Liou, Yan-Cheng(一)穩定的鄰羥基對亞甲基苯醌化合物通過有機膦、醯氯和鹼處理，在無金屬且溫和條件下，有效合成官能化的苯并呋喃。同時，在催化條件下亦證明此一鍋化法之1,6-膦加成/氧-醯化/威悌反應，具有相似的合成官能化苯并呋喃的功效。(二)經由使用催化量的膦試劑進行分子內威悌反應，提供在無金屬條件下建構官能化 3-烯基苯并呋喃的有效方法。該一鍋化反應是通過將有機膦進行麥可加成到氧-醯化之硝基苯乙烯而引發，其中膦是通過用苯基矽烷對氧化膦進行化學選擇性還原而生成，從而產生膦葉立德，通過氧-醯化/亞硝酸消除/威悌反應製備多官能化的 3-烯基苯并呋喃衍生物。 (三)亞烷基米氏酸與亞胺葉立德經由硫脲片段衍生之金雞納鹼催化下，在短時間內進行 (3+2) 環加成/酯交換反應，在短時間內建構優異產率與鏡像選擇性之𠳭酮[4,3-b]吡咯啶衍生物。此外，我們根據實驗結果的發現，提出了催化劑與亞烷基米氏酸活化的反應模型。Item 兩性共聚物: 合成與應用(2022) 劉幸怡; Liu, Xin-Yi本論文研究分為三個主體,這三個主題分別為共聚物分散劑合成應用於氧化石墨烯與環氧樹脂複合材料熱傳性、兩性離子分散劑的合成及應用於砂漿中氧化石墨烯的分散、兩性離子水膠/矽藻土複合材料的合成及應用於砂漿中。第一個主題為合成一種共聚物Poly (GMA-co-Eu)，選用甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)和烯丙基甲氧基苯酚(Eugenol)為單體，偶氮二異丁腈(AIBN)為起始劑，經自由基反應利用不同單體比例和起始劑濃度聚合成共聚物分散劑P(GMA/Eu)。經由FTIR及NMR光譜分析確認其化學結構。利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯，並經由FTIR和RAMAN光譜確認。接著探討溶劑、共聚物添加量等對於氧化石墨烯/環氧樹脂(GO/Epoxy)複合材料的熱傳性影響影響。利用SEM觀察氧化石墨烯在環氧樹脂裡的分散性。比較添加不同PGE和PVP,TX100對於氧化石墨烯/環氧樹脂複合材料的熱傳性。實驗結果顯示利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯，並經由FTIR和Raman光譜確認。在合成的5個PGE中，以PGE3 (GMA/Eu=2, Mn=6.7×103)對GO的分散效果最好。在含6% PGE、10wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為3.32 W/mK，相較於沒有添加分散劑含10wt% GOA的複合材料K值(=2.62 W/mK)提升了26%；在含6% PGE、20wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為5.02 W/mK，相較於沒有添加分散劑含20wt% GOA的複合材料K值(=2.93 W/mK)提升了71%。添加PVP和TX100，也能促進GO的分散而提升所得GO/Epoxy複合材料的K值。添加相同劑量的5個PGE PGE所得的複合材料的K值都高於添加PVP者，顯示PGE對GO的分散效果優於PVP。第二個主題為合成一種兩性離子型羧酸型共聚物:丙烯醯胺-(1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)) Poly(AM-co-CDP) (PAC)，首先使用馬來酸酐和N,N-二甲基-1，3-丙二胺，及氯醋酸鈉反應得到單體1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)(CDP)，硫酸銨(APS)為起始劑，與丙烯醯胺(AM)經由自由基聚合反應合成得到兩性離子型共聚物Poly(AM-co-CDP)。使用FTIR和1H-NMR光譜鑑定其結構，利用GPC測定其分子量，將PAC加入含氧化石墨烯的人工孔隙溶液中，透過沉降體積、粒徑分布、界達電位與黏度實驗，探討PAC對於人工孔隙溶液中GO的分散效果。將PAC/GO添加在水泥砂漿中，測試砂漿試體的抗壓強度與抗彎強度並與商用氧化石墨烯GOB和商用分散劑PC比較。實驗結果顯示: 經由沉降體積、粒徑分布、界達電位和黏度實驗觀察，隨著PAC添加量的增加，GO人工孔隙溶液的黏度漸減，溶液中GO沉降速率減緩、GO粒徑變小、GO界達電位的負值變大，顯示此共聚物確實能促進GO的分散。在合成的PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。相較於商用型羧酸分散劑PC，PAC有更佳的GO分散效果。隨著PAC添加量的增加，含GO的砂漿抗壓/抗彎強度亦增。添加10wt% PAC23、0.05 wt% GOA的28天齡期砂漿試體，有最大的抗壓和抗彎強度、分別為37.2 MPa和7.5 MPa，比未添加氧化石墨烯或分散劑的對照組試體提升了32.3%和111%。相較於PC，PAC更能提升砂漿的機械性質。在合成的數種PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。第三個主題為製備兩種兩性離子型的吸水性水膠，使用丙烯醯胺、disodium 1-(4-(3-((carboxylatomethyl)dimethylammonio) propylamino)-4-oxobut-2-enoate)( 1-（4-（3-（（（羧甲基）二甲基銨）丙基氨基）-4-氧代丁-2-烯酸酯）二鈉）) (CDP)和矽藻土為單體，製備PAC和PACD兩種兩性離子型的吸水性水膠，使用FTIR作結構鑑定，探討單體比例、起始劑或交聯劑劑量和矽藻土含量對於水膠在各種水溶液下吸水率的影響。實驗評估將PACD複合水膠加到水泥砂漿中，作為自養護劑是否合宜，探討水膠和矽藻土量，對於水泥漿中對於水泥砂漿壓強度、內部濕度、乾縮量的影響。實驗結果顯示，PACD複合水膠，當AM/CDP= 4,APS=0.5 mle%,MBA=0.5 mole%,矽藻土15 wt%時的反應條件下，在純水中和孔隙溶液中的最大吸水率分別為362.4 g/g和115.4 g/g。添加矽藻土水膠的砂漿試體的內部濕度高於未添加矽藻土水膠的砂漿試體，後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的內部濕度隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體內部濕度為最高，其內部濕度到第22天方開始從100%往下降，到第28天的內部濕度仍有78.6%。添加矽藻土的砂漿試體的抗壓強度高於未添加矽藻土的砂漿試體，後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的抗壓強度隨著添加的PACD複合水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的MD23砂漿試體抗壓強度為最高，在28天齡期的抗壓強度為39.8MPa，比未添加矽藻土的的PAC水膠的試體抗壓強度(34.5 MPa)提升了15%；比無添加水膠的試體抗壓強度(33.1 MPa)提升了20%。添加矽藻土的砂漿試體的乾縮量低於未添加矽藻土的砂漿試體，後者則低於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的乾縮量隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先下降、達最低值後再上升的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體乾縮量為最低。Item 以磁場增強鐵磁性複合材料Ti2FeN/Co3O4進行電化學析氧反應(2023) 林柏諺; Lin, Bo-Yan因為科技的進步，人們對能源的需求與日俱增，又因為大多數先進技術依賴於碳基燃料，綠色能源作為化石燃料的潛在替代品得到了廣泛研究。而氧化鈷（Co3O4）這種尖晶石結構（Spinel）的材料應用於析氧反應（Oxygen Evolution Reaction , OER）上是一個新興領域，它能夠有效降低過電位。而MAX phase 這種層狀的六方氮化物或碳化物材料，由於其具有出色的導電性以及不易受到高溫的影響，並且具有出色的抗損壞能力在近年來也被廣泛的研究。我們選用在室溫下具有鐵磁性的 MAX phase 材料 Ti2FeN，並成功的以共沉澱的方式在鹼性環境下製備出Ti2FeN與氧化鈷的複合材料，在探討此材料的析氧反樣過程中，發現了它能有效的提供更多反應的活性位點並能夠增強其電化學性能與降低反應動力學，並且在外加磁場的情況下 更 夠 明 顯 的 降 低 過 電 位 。 在 10mA/cm2 電 流 密 度 所 需 過 電 位（Overpotential）為 390mV，並且其穩定度能夠達到 6 小時之久，表現出其良好的穩定性。Item 胺與氯烯酮反應合成 α-氯烯胺酮的原子經濟策略(2023) 鍾岱儒; Chung, Dai-Ru由於烯胺酮已被廣泛用於製備各種雜環、有機分子和生物學上重要的分子。因此，在有機合成領域中，它非常有吸引力。本論文敘述 (Z)-2-氯-1-苯基-3-(苯氨基)-2-丙烯-1-酮的合成。首先介紹關於烯胺酮衍生物的藥理重要性及合成烯胺酮的文獻回顧。從文獻回顧中發現用二甲基亞碸 (DMSO) 作為溶劑、試劑和氧化劑有廣泛的應用。因此我們嘗試用毒性低、便宜和綠色化學的二甲基亞碸作為綠色氧化劑，經由氧化和氯化反應以原子經濟的方式來生成 α-氯烯胺酮。反應路徑推測是經由胺與氯烯酮進行邁克爾加成反應 (Michael addition) 後，再除去鹽酸得到烯胺酮。Item 非血基質之 N3O2 五牙配位基三價錳超氧化物之熱力學、動力學與反應機制研究(2023) 宋英碩; Song, Ying-Shuo在自然界中有許多酵素透過氧氣進行活化的反應，而在本實驗室所開發的 BDPP 系統下，我們以不同取代基的配位基搭配不同的金屬來模擬這些大自然中透過氧氣活化反應之非血基質酵素，在本研究中，使用錳金屬配位氫取代 BDPP 的錯合物 MnII(BDPP) 來模擬透過氧氣活化反應之酵素，並且利用和氧氣反應後所生成的三價錳超氧化物MnIII(BDPP)(O2•) 去進行一系列反應性研究的探討。透過紫外-可見光光譜、電子順磁共振光譜、循環伏安法可追蹤到反應所生成的中間體，加入 TFA 後，可發現從原本的三價超氧化物變成四價的過氧化物，並且使用 TEA 逆滴定回來之後，可求得 pKa 值為 12.42 而三價錳超氧化物與 TEMPOH 反應則會形成三價錳氫過氧化物 MnIII(BDPP)(OOH)，測得的半電位為 0.324 V，綜合這兩個數據可透過 Bordwell 方程式得到 MnIII(BDPP)(OOH) 的 O-H 鍵能為 84.87 kcal/mol，為了進一步研究超氧化物的反應性，使用三價錳超氧化物與 2-tert-Butyl-4-X-phenols (X = OEt, OMe, Me, Et, tBu, H, Br, CF3) 反應並求得二級速率常數 (k2) 綜合所有得到的數據並做成 Hammett plot 可發現在推電子傾向的取代基有親電反應而在拉電子傾向的取代基有親核反應。並且，為了更了解反應機制，使用氘化之 2-tert-Butyl-4-X-phenols (X = OMe、Br) 進行動力學同位素效應 (KIE) 的實驗，所獲得的值為 1.21 及 0.3，代表反應機制為 PCET。透過以上的實驗，我們可以更加瞭解三價錳超氧化物的反應性及反應機制，並且在和氧氣活化的仿生酵素研究中獲得更進一步的突破。Item I. 發展 γ-乙烯基炔酸酯與 3-高醯基香豆素之化學選擇性 1,4-/1,7-膦催化加成反應建構二烯羧酸酯II. 亞烷基米氏酸作為接受者-供體-接受者反應物經硫脲催化劑進行有機不對稱 (3+2) 環加成/環化反應(2023) 黃炫瑞; Huang, Xuan-Rui過去幾十年中，膦催化反應因在有機合成中提供了一種強大且無金屬的碳-碳鍵建構方法而受到廣泛關注。自 Trost 教授和陸熙炎教授發表的開創性工作報導以來，聯烯酸酯和炔酸酯被認為是這個領域中最多用途的反應物。在所有電子不足的烯烴中，其中對γ-乙烯基炔酸酯的膦催化反應的研究仍在探索階段。在本研究中，我們使用γ-乙烯基炔酸酯和3-高醯基香豆素作為起始物，對兩者的化學選擇性的1,4-/1,7-加成反應，生成取代的二烯酸酯進行一系列的研究。在沒有添加酸性添加劑時，膦催化劑能夠促進 3-高醯基香豆素對γ-乙烯基炔酸酯的1,4-加成反應。當在反應中使用苯酚作為添加劑時，我們發現它能夠影響γ-乙烯基炔酸酯的加成反應位置，然後選擇性地生成1,7-加成產物。此外，通過親核性三級胺的催化也可以獲得1,4-加成產物。本文報導了一種奎寧衍生的硫脲催化的不對稱雙環化策略，使用亞烷基米氏酸作為受體-供體-受體與鄰位羥基偶氮甲基亞胺依序進行不對稱催化的 (3+2) 環加成/酯轉換/脫羧反應。儘管在低催化量下，也可以在室溫下以優異的反應效率以及優異的產率合成出具有良好鏡像選擇性的 chromeno[4,3-b]pyrrolidines 產物。此外，根據控制實驗，提出了一種合理的活化模型，該模型認為奎寧衍生的硫脲催化劑與亞烷基米氏酸結構之間的氫鍵作用對於優異的立體誘導起到重要作用。Item 一、藉由高活性之亞烷基前驅物通過催化型分子內威悌反應合成非那烯[1,2-b]呋喃酮及呋喃[3,2-c]喹啉酮二、透過分子內威悌或𝛽-醯化反應合成二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮或酮基官能化亞烷基茚二酮衍生物(2023) 張晴棻; Chang, Ching-Fen第一部分: 我們開發了一個以高活性之亞烷基前驅物做為起始物，、 來進行不需額外添加鹼 之催化型威悌反應。主要概念是加入芳基亞磺酸做為捕獲親核試劑(trapping reagent)來得到 3-芳碸烷基化合物，、 且能夠做在適當的反應條件下釋出穩定的 高活性亞烷基化合物，得以避免產生不必要的[2+1]副產物。 本部分的研究中，我們成功以 3-芳碸烷基非那烯酮及 3-芳碸烷基喹啉酮作為 起始物，並和磷、醯氯作用會合成出非那烯[1,2-b]呋喃酮和呋喃[3,2-b]喹啉酮。、 在優化的過程中，我們也發現可以透過溫度或是添加劑的調控能有助於反應的 進行，且在不需額外加入鹼的條件下及能獲得良好的產率，也進一步的推測: 反應中氧化磷被還原後得到的磷試劑不僅做為親核試劑和亞烷基化合物進行 加成，也做為鹼來推動去質子化的步驟順利地得到威悌產物。隨後我們也陸續 完成一些取代基效應的探討，研究其對電子效應或是立體效應的影響，並得到 更多樣性且結果良好的目標產物。 第二部分: 前半部是以二苯並環庚-5,7-二酮作為起始物，分別透過無鹼之催化行威悌反應 或是以三苯基磷誘導反應來得到二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮。開發了兩種方法， 催化條件則能節省試劑的用量、使得反應廢棄物回復到催化循環中繼續反應且 提供了一個更快速有效的合成策略;而誘導條件則是使用非常溫和、容易取得 且價格便宜的三苯基磷也提供了一個更簡易、好上手的合成策略。同時，也發 現此反應取代基耐受性好，也利用控制實驗來探討磷試劑在此反應做為親核試 劑也能作為鹼的功用。後半部分則是發展了以順序的一鍋化合成法，以炔酮先藉由 MBH 合環後，、 再 經由磷誘導的威悌反應或是𝛽-醯化來得到二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮或是酮基官 能化亞烷基茚二酮衍生物。透過針對五和七環亞烷基化合物的研究，發現其結 構不同的反應活性，更拓展了這些化合物的合成策略。Item 非血基質的苯甲基取代三價鈷超氧化物之反應性和催化研究(2023) 尹采媛; Yin, Cai-Yuan在自然界中，兒茶酸2,3-雙加氧酶 (Homoprotocatechuate 2,3-Dioxygenase)，可藉由氧氣將高原兒茶酸 (HPCA) 這種雙醇化合物切割，轉化為半醛的產物，在催化反應的進行中，Co中心會與氧氣活化形成超氧中間體，因此模擬這種自然酵素的活性位點與中間體的鑑定及後續反應是許多科學家致力研究的議題。因此本研究參考先前洪嘉伶學姊在2020年的研究，將H2BDPP修飾過後的新型配位基H2BDBP與金屬鍵結，合成出CoII(BDBP) (1)，與氧氣反應可形成三價鈷超氧化物CoIII(BDBP)(O2‧) (2)，並且與TEMPOH進行奪氫反應會生成CoIII(BDBP)(OOH) (3)，在學姊的研究下皆有良好的光譜表徵。這裡，針對上述做更深入的研究，將錯合物2與弱酸TFA (Trifluoroacetic acid) 進行質子轉移反應，質子化會發生於配位基上，氫原子會與超氧自由基團以氫鍵形式鍵結，形成中間體[CoIII(HBDBP)(O2‧)](OOCF3) (4)，隨後分別與Proton Sponge以及TEA (Triethylamine) 反應進行逆滴定，以判定是否反應去求出其pKa範圍，並且參考洪嘉伶學姊從循環伏安法得到的還原半電位E1/2，以及利用Bordwell方程式，求得錯合物3的OO-H鍵能範圍。此外，因為H2BDBP上甲苯基團的推電子特性會使中心金屬的電子密度比H2BDPP還要高，推測其反應性會有變化，因此嘗試與BDE較高的9,10-Dihydroacridine、9,10-Dihydroanthracene(DHA)等受質反應，發現能夠對其進行碳氫鍵的活化，並且進一步對9,10-Dihydroacridine進行酵素動力學的研究，發現其催化行為能擬合Michaelis-Menten kinetics，求得催化速率kcat/Km = 7.61×10-5 mM-1 h-1，對催化反應有更深入的研究。