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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    理論計算探討下列反應的機構: 1.大氣中含氮自由基的反應 2.有機分子環化反應及環加成反應
    (2005) 陳欣聰; Chen Hsin-Tsung
    本論文分為兩大主題: 一. 探討大氣中含氮的自由基。從石化燃料燃燒產生的氮氧化物由於它們具有毒性,是大氣污染物,所以相當令人感到關注,我們藉由理論計算的方法來探討其可能的反應機制,以理解燃燒產生的空氣污染。共分為兩個單元進行討論: 第一部分: 探討NCN 和NO, NS的反應機制,此反應分為四個不同路徑,其可能的產物為N2O/N2S + CN, N2 + NCO/NCS, N2 + CNO/CNS, CNN + NO/NS,分別表示為p1/p1s 到 p4/p4s。在NCN + NO的反應中,所得到的加合物,只有nitroso 加合物NCNNO的能量低於反應物,約22 kcal/mol,和實驗上觀察的一致,反應藉由加合物NCNNO快速的轉移成產物。在NS的反應中,thionitroso NCNNS和thiazyl NCNSN加合物都比反應物穩定,分別約為43和29 kcal/mol。其中五員環-NCNNS中間物當橋樑以連結此兩個加合物,而五員環-NCNNS中間物亦比反應物穩定,約為36 kcal/mol。在NS的位能曲面圖中,除了產生p4s的路徑外,所有的能障皆為負值,但在 NO中,則全為正數。產生p1 (N2 O+ CN) 的能障最低為3.8 kcal/mol,而生成p2 (N2 + NCO) 和p2s (N2 + NCS) 則是放熱最多的路徑,分別為100.94 和107.38 kcal/mol。 第二部分: 探討NCX (X=O, S) 和C2H2的反應機制,此反應分為五個不同路徑,其可能的產物為HCCO/HCCS+ HCN, HCCO/HCCS + HNC, HNCO/HNCS + C2H, HOCN/HSCN + C2H, HC2NCO/HC2NCS + H,分別表示為P1/P1s到P5/P5s。直接氫抓取反應有利於產生HNCO,而不是HOCN,但是在NCS反應,卻是HSCN比HNCS容易生成。有兩種不同的路徑產生中間物 oxazole/thiazole,但是兩種不同的路徑能障的高低在NCO和NCS反應卻相反。在高溫下,HNCO/HSCN + C2H的路徑,可能有利於進行。其它的產物路徑和實驗預測的相符合,先形成短生命週期的加合物 (adduct) NCO/NCS-C2H2,然後再快速的轉變成產物。 二. 研究有機分子成環的反應。此反應在有機合成或生物學上皆扮演重要的角色,我們藉由理論計算的方法來探討其可能的反應機制,及取代基改變對反應機制的影響。共分為兩個單元進行討論: 第一部分: 研究自由基NCO + RCCH (R= H, CH3, F, Cl, CN)的[3+2] 環加成反應,產生五員雜環oxazole。此環加成反應為異步(asynchronous)形成兩個鍵的機制,當乙炔上的其中一個氫替換成R基(R=CH3, F, Cl, CN),反應便有立體選擇性(regioselectivity)的問題。我們使用Fukui functions和HSAB的理論來解釋不同取代基的位置選擇性,所得到的結果和位能曲面圖上的能障相符合,除了F外。反應第一步為NCO上的N原子攻擊RCCH上未取代的碳原子,然後O原子再和另一個碳原子環起來,第一步能障 (uts1) 的大小為H > F > CN > Cl >CH3 > OH > NH2 ,第二步能障 (uts2) 的大小為H > Cl > CH3 > CN > OH > F > NH2。 第二部分: Enyne-allenes在allene末端以alkenyl取代(R2=CH2CH-)的環化反應,原則上具有四種可能的位置選擇反應。第一種環化模式—藉由C2-C6 鍵的生成,產生, π-雙自由基的五員環中間物2 (Scheme 1, Path A)。第二種環化模式為已知的Myers-Saito反應—藉由C2-C7新鍵的生成,產生, π-雙自由基的六員環中間物3 (Scheme 1, Path C)。第三種模式為分子內的Diels-Alder [4+2]環加成反應,形成雙環化合物4 (Scheme 1, Path B)。最後一種模式為分子內的[2+2]環加成反應,經由雙自由基(2)形成雙環化合物5 (Scheme 1, Path D)。取代基效應對enyne-allene是有影響的,不同取代基對以上所敘述的四種模式反應,分別以不同程度降低或升高能障,而有利於某種模式的進行,分別做詳細的討論。