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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    探究人類降鈣素雙位點突變變異體其低聚性的原因
    (2023) 張玉蓓; Chang, Yu-Pei
    不可逆的聚集行為經常會大幅度地限制胜肽藥物的治療效果。舉例來說,人類降鈣素(human calcitonin, hCT)是一種由32個胺基酸所組成的胜肽激素,由甲狀腺的濾泡旁細胞(C-cells)所分泌,其在生物體中有著調節血鈣水平及維持骨骼型態的生理功能,因此能夠用於治療骨骼等相關疾病,像是骨質疏鬆症和佩吉特氏病等。但由於蛋白質聚集且形成澱粉樣蛋白纖維的傾向很高,導致其作為藥物的潛力受到限制。目前的臨床藥物則由低聚集傾向的鮭魚降鈣素(salmon calcitonin, sCT)所取代,sCT的序列中在N末端也和hCT一樣,具雙硫鍵連接而成的環形結構,但有16個胺基酸的位置與hCT不同,序列同源性很低,部分患者服藥後產生嚴重的副作用。以往的研究證實,Tyr-12和Asn-17兩個位點在誘導hCT 纖維化中起著關鍵作用,雙突變可大大地增強其抗聚集特性。在這項研究中,我們分別檢查雙突變(Y12LN17H)和單突變hCT(Y12L、N17H)形成寡聚物或α-螺旋構形的難易程度,透過比較來了解雙突變體聚性降低的原因,並幫助了解 hCT 纖維化的機制。另外,我們還參考預測軟體及其他文獻的建議繼續尋找更為優化的變異體,透過一系列實驗觀察了解新變異體的聚集特性,雖然結果不如預期,並無法超越原本的雙突變變異體使蛋白質聚性再度降低,然而有這些新變異體的實驗結果比較,協助我們更進一步推測雙突變變異體聚性很低的原因,期望我們的發現也將有助於設計治療性胜肽藥物。
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    由碘介導甲醇/乙醇間斷異-納札羅夫環化反應之共軛二烯以獲得高取代性之二烷氧基環戊烯衍生物
    (2023) 吳冠杰; Wu, Guan-Jie
    在1942年,科學家發現了納札羅夫(Nazarov)反應。然而在接下來的近八十年中,由於對其合成意義缺乏認識,這個反應並未受到太多關注。直到過去十年才有大量的研究被報導出來,原因在於此反應對於天然化合物或醫藥分子中所含的五圓環衍生物而言,是個十分有效的合成途徑。本研究即是以納札羅夫(Nazarov)反應的延伸 :「間斷異-納札羅夫(Interrupted Iso-Nazarov)」進行研究,探討不同溶劑作為親核劑在合環時產生的加成反應。使用二烯醛(Dienals)架構的分子與碘作為催化劑,搭配不同溶劑進行間斷異-納札羅夫合環反應,並利用聚焦式微波合成儀將反應時間大幅縮短,同時提升反應產率。利用親核基捕捉環戊烯中間體 ,進一步從結果探討捕捉加成時的不同立體位向,最終得到高度立體選擇性的不同取代基之二烷氧基環戊烯衍生物。
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    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) 黃俊皓; Huang, Chun-Hao
    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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    藉由銅催化級聯反應將 2-碘聯苯醯胺衍生物與 2-炔基芐基氰化物合成出二苯並[c,f][1,8]萘啶-5(6H)-酮衍生物與亞氨基異吲哚衍生物
    (2020) 黎准滺; Li, Chun-You
    本論文分為兩個章節。第一章為緒論,包括對 1,8-萘啶的介紹與其衍生物的合成和性質的文獻回顧。本章節還介紹了有關異吲哚啉1-酮的衍生物、銅催化反應、區域選擇性轉換反應與薗頭反應的文獻回顧。在末尾的部份,我們還敘述了研究目標與動機。 第二章分為兩個部份。第一部份為利用 2-碘苯甲醯胺與 2-溴苯基乙炔進行薗頭偶聯反應,進一步得到相應的亞氨基異吲哚啉-1-酮衍生物,並在後續鈀催化條件下進行赫克反應,分子內合環後得到相應的苯並稠合的異吲哚啉-1-酮衍生物。另一部分為在碳酸銫的鹼性條件下以二甲基亞碸為溶劑,將 2-氨基苯甲醯胺衍生物和 2-炔基芐基氰化物進行銅催化級聯反應得到 1,8-萘啶衍生物,並在碳酸鉀的條件下製備出亞氨基異吲哚衍生物。
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    利用苯甲醛醯氨基甲苯磺醯腙來合成吲哚基吲哚-3-酮衍生物
    (2020) 古學衡; Ku, Shyue-Herng
    本論文主要分為兩個章節。 第一章為緒論,包括對吲哚和雙吲哚衍生物的介紹以及有關這些雙吲哚衍生物的合成和性質的文獻綜述。並簡要介紹了甲苯磺酰衍生物及其反應。 此外,在第一章末亦揭露了實驗目的和研究目標。 第二章介紹甲苯磺酰腙(N-(烷基)-N-(2 – ((2- 甲苯磺酰肼基)甲基)苯基)苯甲酰胺)在無水四氫呋喃,並在氫化鈉的作用下進行而產生吲哚基吲哚-3-酮衍生物。該反應可能涉及由甲苯磺酰腙在鹼的存在下脫去甲苯磺醯基,產生重氮中間體。接著,重氮中間體脫去氮氣以生成卡賓(carbene),其插入酰胺的羰基碳中以形成吲哚氧化物,隨後生成吲哚基吲哚-3-一衍生物和3,3-二吲哚衍生物。儘管文獻中已經介紹了相同產物的生成,但是大多數的合成策略都是利用2-取代的吲哚衍生物來作為起始物。在本論文,我們首次使用2-酰基氨基苯甲醛甲苯磺酰腙來構建吲哚基吲哚-3-酮衍生物,並且首次觀察到卡賓可以插入酰胺中的羰基中的反應。
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    有機催化α,β-不飽和醛及2-羥基苯甲醛苯腙製備四取代1,3,4,5-吡唑化合物
    (2020) 杜懿珊; Duh, Yih-Shan
    本題目為利用有機催化反應,合成四取代1,3,4,5-吡唑化合物。在此反應中,以20 mol% DL-脯胺酸為催化劑,進行巴豆醛及苯腙之 [3+2]-環加成反應,芳香化後得到產物吡唑,產率30-51%。DL-脯胺酸首先活化巴豆醛,生成亞胺離子中間體,與苯腙進行 [3+2]-環化反應,芳香化後,便得到四取代吡唑化合物。