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、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。
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    對掌樟腦架構衍生之a-酮醯胺的不對稱烯丙基加成反應:高光學純度之烯丙醇非鏡像異構物的製備
    (2005) 陳蓉萱; Jung-Hsuan Chen
    不對稱烯丙基加成反應在有機合成中扮演著重要的角色,可用於醛類、酮類或imine化合物,以製備具有立體中心的烯丙醇或烯丙胺。烯丙醇的結構看似簡單,但具有一定的重要性,原因在於烯丙醇含有雙鍵,可用來進行許多反應,轉換為酮類、醛類、環氧化合物、及環內酯等官能基。烯丙醇在許多天然藥物的全合成中也扮演著重要的角色,如:Leucascandrolide A、Apicularen A、AG7088等藥物分子,在其合成步驟中,皆含有不對稱烯丙基加成反應。 本實驗室以合成高光學活性異構物為主要目標,更期望能建構分子的立體化學中心;我們利用單一立體組態的對掌起始物,藉由改變反應條件控制產物的立體化學。以樟腦分子架構衍生的N-tosylcamphorpyrazolidinone為對掌輔助劑96,利用此對掌輔助劑製備一系列的α-酮醯胺,進行不對稱烯丙基加成反應,選擇適當的路易士酸以控制產物的絕對立體組態。 由實驗結果顯示:利用對掌α-酮醯胺及烯丙基三丁基錫進行烯丙基加成反應,可分別得到兩種高光學純度的烯丙醇非鏡像異構物(大於98 % de)。當反應中使用Sn(OTf)2為路易士酸時,反應速率非常快,只需要5分鐘即結束,可得到R-form的主要產物(若為2-吩取代,則為S-form);而當反應中使用PdCl2為路易士酸時,雖然反應速率變慢,卻能產生S-form的主要產物(若為2-吩取代,則為R-form);以兩種路易士酸進行反應,所得產物的立體選擇性都相當不錯。 利用400MHz 13C-NMR及紅外線光譜探討反應的可能機構,發現路易士酸Sn(OTf)2與對掌輔助劑96結構中的sulfone官能基有某種程度的螯合作用,使得烯丙基由si-face加成;而路易士酸PdCl2與對掌輔助劑沒有螯合作用,烯丙基便從re-face加成。本實驗針對兩種路易士酸進行烯丙基加成反應,可分別得到高光學純度的非鏡像異構物,因此對掌輔助劑96(N-tosylcamphorpyrazolidinone)可有效掌控產物的立體化學中心。