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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Item 四組份合成之有機鏻鹽在替代兩雜環耦合反應之應用 新型全碳 1,3-偶極體前驅物 3-Homoacyl Coumarin 用於鏡像選擇性 (3+2) 協同環化反應合成 Herbertenolide 衍生物之應用(2019) 陳奕儒; Chen, Yi-Ru第一章 四組份合成之有機鏻鹽在替代兩雜環耦合反應之應用 近年來，有機磷化物已被大量的使用在工業及實驗室之中，其中有機鏻鹽亦是重要的磷化物之一。有機鏻鹽的獨特性質讓其不只可以作為離子液體或是相轉移催化劑來輔助反應進行，更常見的是作為Wittig 反應的重要試劑。敝實驗室長期著墨在發展 Wittig 反應，直至目前為止已開發出兩類有機鏻鹽 Wittig 試劑的合成策略用以經由分子內 Wittig 反應合成不同的雜環分子。我們期望可以探索出新穎的可純化之穩定鏻鹽的合成策略，並利用此有機鏻鹽進行分子內 Wittig 反應來合成不同於以往的雜環分子。 在本章節中，我們成功的開發了一種四組份反應合成一系列可單離的穩定有機鏻鹽，並可藉由不同的組合路徑來達到相同的目標產物。其反應可由芳香環與2-雜原子取代苯甲醛或雜環取代醛在酸性條件下與有機膦試劑來進行合成。此經過設計的有機鏻鹽成亦功的經由敝實驗室的主要合成策略進行分子內 Wittig 反應，並得以高產率得到傳統需利用交叉耦合反應來合成的多種雙聯雜環（例如indole-benzofuran/indole-benzothiophen/indole-indole/pyrrole-benzofuran/thiophene-benzofuran），提供給欲合成此類產物的對象一種替代合成方案。 第二章 新型全碳 1,3-偶極體前驅物 3-Homoacyl Coumarin 用於鏡像選擇性 (3+2) 協同環化反應合成 Herbertenolide 衍生物之應用 地錢所分離出的天然物中，倍半萜烯 Herbertane 這類具有獨特生物活性的物質（例如抗菌或促進神經組織增生等性質）已經吸引許多科學家去對其進行研究。而其天然物或衍生物的合成亦為其重要議題之一，目前已有數個 herbertenolide 或其差向異構物的全合成以及其衍生物合成或其主要架構 tetrahydrocyclopenta[c]chromen-4-ones 的合成方法學研究被報導出來。然而，目前的策略遇到的困難是所需合成步驟較多或是所合成的物質取代基有限，使得合成的產物廣度受限，進而使得此類天然物的研究進展受到限制。因此，我們期望可以研發一類有效的合成方法學來進行 herbertenolide 衍生物的合成，特別是由環化反應來建構其環戊烷主架構的策略。 在各種類型的環化反應策略中，1,3-偶極環化反應被認為是建構環的強力策略之一。目前可利用多元的1,3-偶極試劑來建構多種含雜原子之環狀化合物，例如pyrrolidine或isoxazolidine。但當想要以此策略合成全為碳原子組成之環，例如 cyclopentane 時，卻鮮少有適當的全碳 1,3-偶極試劑可以被拿來運用，大多數的1,3-偶極試劑都是含有雜原子的。因此我們希望可以開發出新型的全碳1,3-偶極試劑，並運用其進行 (3+2) 環化反應策略建構出以 cyclopentane 為核心的herbertenolide 衍生物。 在這本章中，我們提出對全碳1,3-偶極試劑的歸納與描述，並提出3-homoacylcoumarin作為一種新型的全碳1,3-偶極試劑前驅物。我們成功的利用此試劑與 indandione alkylidenes 在掌性有機催化劑的催化下進行立體選擇性的 (3+2) 合環反應來得到高鏡像選擇性且高產率的 herbertenolide 衍生物。除此之外，我們也做了詳細的機構探討並發現此反應共有兩個反應路徑同時進行，其中具有高立體選擇性的協同反應路徑相對速度極慢的逐步反應路徑來說主導了反應的進行。Item 不對稱有機催化之手性藥物合成(2019) 鄭祐松; Cheng, You-Song小分子有機催化劑介導的有機催化反應自20世紀萌芽，到了2000年初開始蓬勃發展，透過有機合成所製備因應不同有機合成策略，十餘年的發展能量始終維持高檔，溫和的操作手法與對環境友善的重視，讓有機催化逐漸取代傳統的金屬催化，同時顯示此領域在有機合成的重要性。純手性藥物合成策略開發，長年來熱度不減，製備純手性藥物在於避免另一鏡像異構物於生物體內產生相異的生理表現，使用有機催化策略獲得高光學純度的純手性藥物，替代有潛在污染風險且操作較為複雜的金屬試劑反應，便是個重要課題。 使用Ｌ-脯氨酸衍生之三苯基矽醚做為有機催化劑，在反應環境中添加醛類和外消旋硝基苯基丙烯醇分子，進行二級胺催化反應，利用醛類與二級胺縮合形成掌性烯胺中間體，加成至外消旋硝基苯基丙烯醇，過程中進行了不對稱催化連鎖Michael/acetallization反應，生成高鏡像選擇性的多取代四氫吡喃分子，具有五個連續掌性中心，同時反應中伴隨著外消旋化合物的動力學分割現象，也分割了具高光學純度的硝基苯基丙烯醇，所得兩種掌性化合物中，多取代四氫吡喃產物利用官能基轉換可生成艾杜醣醛酸衍生分子，是作為肝素的前驅物，硝基苯基丙烯醇則為高經濟性的氨基羥基丁酸衍生物，亦是氨肽酶和HIV-I蛋白酶抑製劑的主要骨架。 另一方面，使用掌性布忍斯特酸催化含羥基異噁唑分子，產生掌性相對離子中間體，配合吲哚進行親核性Friedel-crafts加成反應，也成功掌性四級α-胺基酸衍生產物，並建構兩個連續四級碳中心，有效結合兩個具活性的芳香化分子，吲哚類四級α-胺基酸是作為HIV反轉錄抑制劑的重要分子，擁有極佳的藥物半效應濃度；因此經由不對稱有機催化劑，反應過程中具活性的掌性中間體能有效地掌控純手性產物的生成，此文兩種合成策略期盼對製備掌性藥物的未來發展也有微薄奉獻。Item 一、重氮化合物與亞胺分子製備全取代之1,2,3-三唑 二、有機催化連鎖Michael加成/半縮醛化反應 三、(±)-Viroallosecurinine的全合成(2012) 陳蓉萱; CHEN, JUNG-HSUAN本論文有三個研究主題，第一部分為全取代之1,2,3-三唑分子的合成。1,2,3-三唑是具生物活性分子的重要架構，文獻中，以炔類及疊氮分子為反應物，進行[3+2]環加成反應而合成之；然而，合成全取代之1,2,3-三唑的方法，有的步驟繁複，或者需金屬催化劑的參與及高溫條件，反應方可進行。在此，我們開發新穎的反應類型，以重氮化合物與亞胺分子為起始物，在DBU的作用下，於溫和的反應條件，一步反應得到[3+2]環加成產物－1,4,5-全取代-1,2,3-三唑，產率為60-95%；歸納實驗結果，推測合理的反應機構；此外，產物之雜環架構中的四號位置為酯基，可經由不同的化學反應，轉換為多樣化之官能基，為此反應增添合成上的應用性。 第二部分以不對稱有機催化之連鎖反應，合成高鏡像選擇性之苯色烯衍生物。含氧原子的六員雜環架構，常見於天然物及藥物分子，有效建構它們的立體選擇性，在合成化學領域非常重要。本論文發展新穎的連鎖Michael加成 ∕ 半縮醛化反應，以-四氫萘酮和,-不飽和醛類為起始物，在L-脯胺酸衍生之有機催化劑的作用下，於最佳化的反應條件，製備苯色烯衍生物，高達99%之產率及80-96% ee的鏡像選擇性；將產物進一步氧化為-環戊內酯後，經X-ray單晶解析，確認新建立之立體中心為(S)-form，並推測了合理的反應機構，此連鎖反應提供合成高鏡像選擇性之含氧六員雜環分子的新途徑。 第三部分為天然物(±)-Viroallosecurinine的全合成，由美國Colorado State University的John L. Wood教授指導完成。以-環戊內酯為起始物，經由15個步驟，成功合成天然物(±)-Viroallosecurinine，總產率約為5%；其中，與苯基丙烯醇的連鎖銠催化之O－H嵌入 ∕ Claisen rearrangement ∕ 1,2-allyl轉移反應，可建構具有立體中心的三級醇，有效控制其立體化學，進而合成所有的Securinega生物鹼，此為本合成策略之優勢，最終合成之(±)-Viroallosecurinine的NMR光譜，與文獻比對後確認之。Item 樟腦-吡咯烷衍生之有機催化劑在羰基化合物不對稱α-胺化反應之研究(2010) 劉邦民; Pang-Min Liu合成高光學純度胺基酸衍生物，是合成化學中重要的研究課題，藉由偶氮化合物（dialkyl azodicarboxylate）進行醛、酮化合物α-胺化反應是有效合成胺基酸的方法之一。利用本實驗室開發的新型樟腦-吡咯烷催化劑，成功的運用在醛類不對稱α-胺化反應，在低催化量作用下，反應在短時間內完成，得到高產率（up to 97%）與高鏡像超越值（up to >99% ee）的胺化產物。另一方面，將α-胺化反應用於β-氨基-γ-丁酸內酯的合成，經五步合成反應，得到總產率56 %與鏡像超越值88% ee，絕對立體組態為(R)-form之β-氨基-γ-丁酸內酯衍生物；此外，(S)-香茅醛在樟腦-吡咯烷催化劑的作用下，進行一鍋化α-胺化、烯反應，接著，經三步合成反應，可得到單一非鏡相異構物的六圓環產物。另外，利用本實驗室所製備的雙功能樟腦-硫尿素-L-脯胺酸衍生物，催化環己酮進行不對稱α-胺化反應，可得到產率66% yield與鏡像超越值26% ee的胺化產物。然而，所得結果雖不甚理想，但證明了樟腦-硫尿素-L-脯胺酸衍生之催化劑對反應的光學環境控制有一定之作用。Item 有機催化連鎖外消旋硝基丙烯醇動力學分割之探討(2014) 鄭祐松; You-Song Cheng利用小分子有機催化劑，進行連鎖不對稱有機催化反應，短時間且高效率地，建構多重原子的鍵結與立體化學中心，是一種高效率的手性合成策略，避免繁瑣的步驟或是保護基的反應操作；此外，藉助反應活化能的差異，造成不同反應速率，進行動力學分割，分離外消旋化合物，並得到兩種高光學純度的分子，減少廢棄物生成，具有發展潛力。本實驗發展出以-雙苯基脯胺醇三甲基矽醚和酸試劑作為反應共催化劑，促使醛類分子與硝基丙烯醇，進行Michael加成/縮醛化反應，合成出多取代四氫吡喃化合物。透過10 mol%的苯甲酸，作為反應酸試劑，在1, 2-二氯乙烷為反應溶劑的條件，反應溫度為0 oC，並在-雙苯基脯胺醇三甲基矽醚（10 mol%）存在的最佳條件下，進行不對稱連鎖催化反應，可獲得不錯產率，鏡像超越值最高為99% ee的四氫吡喃衍生物，並且回收掌性硝基丙烯醇分子，光學純度最高達97% ee。Item 有機催化連鎖1,4-/縮醛/半縮醛加成反應合成苯併二氫吡喃酮架構(2017) 賴羽庭; Lai, Yu-Ting運用有機小分子進行不對稱催化之連鎖反應，為高效率建構多重鍵結與立體中心之策略。其中，含氧之多環結構，常見於天然物分子中並具廣泛的生物活性，有效建構高光學純度的多環含氧雜環化合物，在有機合成領域中備受重視。 本實驗室利用α,α-雙苯基脯胺醇矽醚類催化劑與酸性添加劑，進行共催化，促使α,β-不飽和醛類和2-(乙醯乙醯基)苯酚，於最佳化的條件下，進行 Michael/Acetalization/Hemiacetalization之連鎖反應，生成半縮醛產物，再進一步經由氯鉻酸吡啶鹽一鍋化的氧化方式，生成具有三個連續掌性中心之三環苯併二氫吡喃酮衍生物，有著優異的產率（up to 97% yield）及立體選擇性（>20:1 dr and up to 94% ee）。