理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    (一)、亞芳基吡唑哢與亞芳基二氫茚二酮插烯-麥可串級反應:利用有機不對稱催化劑建構出具有鏡像選擇性的五個或四個四級碳立體中心的複雜(籠狀)骨架(二)、利用亞磷酸鹽或膦酸酯合成茚並呋喃酮衍生物
    (2023) 顏子竣; Yen, Tzu-Chun
    在本實驗室過去的兩篇報導中使用有機不對稱試劑進行複雜的串級反應可有效地建構五個四級立體中心。本篇以5-甲基亞芳基吡唑哢衍生物作為親核試劑,經動態光學分割和不對稱插烯麥可加成至亞芳基二氫茚二酮衍生物上,隨後經縮醛/氧雜麥可/麥可串級反應,成功地建構出有良好的產率和鏡像選擇性的複雜籠狀骨架。當5-芳基亞芳基吡唑哢衍生物作為親核試劑進行插烯麥可加成/互變異構化後,再經過關鍵的質子轉移步驟和羥醛加成/縮醛化反應,成功地構建具有連續5/5/6環之螺環吡唑哢產物。本反應在不對稱多樣性導向合成的研究方面具有潛力。藉由使用不同種類的膦試劑如亞磷酸鹽或膦酸酯加成至亞芳基二氫茚二酮上,經威悌反應合成雜環產物而非過去報導之β-位醯化產物,希望能讓藉由分子內威悌合成雜環產物的方法不再受限於化合物本身的性質。目前已可得到關鍵的中間體加成物,然而使用鹼進行去質子化卻得到難以判斷的化合物或副產物,在未來會持續地進行條件篩選期望合成出目標產物。
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    (一)經膦誘導或膦催化反應合成二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮和酮基官能化亞烷基茚二酮衍生物(二)以 3-芳碸烷基非那烯酮作為亞烷基前驅物經無鹼之催化型威悌反應 合成非那烯[1,2-b]呋喃酮
    (2022) 簡柏仲; Chien, Po-Chung
    第一部分: 本部分以亞烷基二苯並環庚–5,7–二酮作為起始物在三苯基膦的誘導下進行分子內威悌反應(Wittig reaction)生成二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮產物。之後亦以此結果為基礎,發展出不需加入鹼試劑的催化型威悌反應策略合成相同產物,且表現出好的產率與反應效率。此外,在機制的探討上則透過數個控制實驗,並佐以 x-ray 單晶繞射以及高解析質譜儀對反應的關鍵中間體進行驗證。 此合成策略可以延伸應用到以醛基取代的聯芳基炔酮為起始物,利用順序一鍋化反應的操作方法控制有機膦試劑誘導 MBH 合環反應(Morita-Baylis–Hillman-type annulation)以及威悌反應來建構二苯並環庚[1,2-b]呋喃酮。此外,還可以使用鄰位醛基取代的苯炔酮衍生物作為起始物,在有機膦試劑的催化下進行 MBH 合環反應及後續醯化轉移反應來得到 β醯化亞烷基茚二酮衍生物。上述兩種產物的合成策略均不需要透過金屬試劑達成,並且可放大到克級規模。 第二部分: 此部分為發展高活性亞烷基化合物適用於催化型分子內威悌反應的前期研究,主要概念係利用芳基亞磺酸作為高活性亞烷基化合物之捕獲親核試劑(trapping nucleophiles)產生芳碸烷基非那烯酮,並使之在適當反應條件下釋出高活性亞烷基化合物進行反應以避免副反應發生。後續成功開發了以3-芳碸烷基非那烯酮作為亞烷基-1,3-非那烯二酮前驅物經膦誘導分子內威悌反應生成非那烯[1,2-b]呋喃酮的合成方法。而後進一步將反應優化至催化型威悌反應並在無需額外添加鹼試劑的條件下使反應中生成的高活性亞烷基化合物(亞烷基-1,3-非那烯二酮)與醯氯作用來得到目標產物,並表現出好的產率與反應效率。
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    (一) 經有機膦試劑催化直接型 β 位醯化反應建構官能化 2-亞芳基羥吲哚化合物(二) 經分子內威悌反應合成螺環羥吲哚和環戊二烯[b]吲哚之衍生物(三)多樣性導向策略經有機鹼調控合成螺環/三取代四氫喹啉衍生物
    (2022) 鄭蔚晴; Jeng, Wey-Chyng
    (一) 在過去,有機催化量磷烷反應在有機合成中無所不在,具有構建多樣天然活性分子的巨大潛力。膦試劑廣泛應用於建構碳碳鍵和雜環分子。我們利用環狀查爾酮骨架分子-吲哚酮作為起始物,可在吲哚酮親電子性質的β位直接進行醯化反應。除了產物外,此部分的另一重點在於對於線型和環狀查爾酮在膦試劑催化反應中結果觀察在此研究中發現線性查爾酮傾向形成威悌產物,環狀查爾酮則傾向生成β醯化產物。(二) 在此部份我們發展出以多樣性導向合成螺戊二烯二氫吲哚和苯基環戊二烯[b]吲哚的方法。在此部分的研究中利用膦試劑先形成膦兩性離子在含有醯氯的環境底下進行氧醯化反應為關鍵步驟。此一反應由膦試劑進行1,6-加成反應來啟動,接續的反應過程中生成關鍵的betaine七元環中間體,隨後的開環/δ-C-醯基轉移/環化/分子內威悌反應,即可得螺戊二烯二氫吲哚產物;在反應中,我們發現另一產物苯基環戊二烯[b]吲哚衍生物,根據結果結構推測在前期膦試劑的加成具有選擇性,透過添加時間的控制,可有效的使膦試劑進行1-4,加成反應,並進行β-C-醯基轉移/環化/分子內威悌反應。(三) 多樣性導向已成為建構複雜分子的通用、快速和選擇性的合成策略,廣泛用於藥物開發。過去,我們發現基於催化劑的多樣性導向策略用於建後生物學重要的化合物,讓我們對多樣性導向有延伸興趣。我們希望報導一種新穎且有效的有機鹼控制方法,用於製備螺氫喹啉-茚二酮和 3-亞甲基氫喹啉-茚二酮衍生物。DMAP控制進行aza-1,4-麥克/1,6-加成/級聯反應,將鄰甲苯磺醯氨基苯基取代的對醌甲基化合物加成到芳基烯丙基-茚滿二酮中主要產生螺氫喹啉-茚滿二酮產物。或者,使用TMG作為鹼試劑時,觀察到亞甲基氫喹啉-茚滿二酮衍生物的選擇性形成。控制實驗和機制研究表明,在TMG系統中,生成了作為中間體的螺氫喹啉-茚滿二酮,進一步經歷了逆向1,6-加成/1,3-sigmatropic重排/vinylogous 1,6-加成序列獲得亞甲基氫喹啉-茚滿二酮。也可一鍋化、克級反應和其他雜芳基烯基底物。