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室內空氣中甲醛的綠色化學分析方法及降解研究

人們於日常生活中因曝露於室內空氣污染，所引起的健康風險遠大於室外空氣。環保署於2005年提出「室內空氣品質建議值草案」，規定甲醛的建議濃度為0.1 ppmv。 空氣中甲醛檢測標準方法規定，採集之室內空氣樣品須帶回實驗室檢測，每個樣品在前處理過程中，會使用數毫升的含氯有機溶劑。本研究利用溶劑棒微萃取技術 (Solvent Bar Microextraction, SBME)，取代現行標準方法使用的液-液萃取技術，成功達到避免廢棄物之產生和減少有機溶劑用量，符合綠色化學理念；本研究亦使用配有塗佈2,4-二硝基苯胼(2,4-dinitrophenyl hydrazine, DNPH)濾紙的攜帶型甲醛偵測器，現場實地偵測，10分鐘後即可測定甲醛濃度，達到現場實時測定之綠色化學理念。 本研究使用標準方法和甲醛偵測器方法，比對測定3處大量使用木製產品的新近裝修室內空氣中甲醛，濃度介於0.133~0.321 ppmv，皆高於建議值，相對差異百分比皆低於20%，其中一處在通風30分後，甲醛濃度從0.279 ppmv降為0.131 ppmv。說明此二方法的相匹配，及良好通風可以降低室內甲醛濃度。 本研究亦利用TiO2光觸媒降解甲醛。實驗結果顯示層接層(Layer-by-Layer)法塗佈光觸媒節省時間，均勻性佳、光穿透率高，可以達到90% 降解效率。TiO2光降解醛類(C1~C5)氣體效率佳，低碳數醛類的降解效率較佳；降解途徑為先被氧化成有機酸，再裂解為較低碳數的醛類，裂解反應的速率比氧化反應的速率慢。

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由碘基酮製備烯酮及其含有1,3-雙烯的3-取代之烯酮 Diels-Alder反應研究

本論文主要探討由α-碘基酮製備烯酮及其分子內Diels-Alder 反應研究。 文獻上有數種α-鹵基酮製備烯酮的方法，但其反應條件較複雜，因此我們希望可以研究出更有效率製備烯酮的反應條件及其應用。 經由實驗發現，利用1,8-二氮代雙環[5.4.0]十一-7-烯 (DBU) 可將α-碘基酮轉換成烯酮，其優點為反應時間短、產率高且不需加熱，在室溫下即可完成。尤其對於六環的α-碘基酮有相當好的效果。 另外，將所得到的烯酮產物在微波照射下利用路易士酸的催化，可進行分子內的Diels-Alder Reaction得到具有六、六、五駢環的產物。雖然目前無法得到較高的環化產率，但此反應仍不失為一個有效的方法。

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利用受質結構設計人類麩胺基硫轉移酶抑制劑來調控抗腫瘤藥物之細胞毒殺能力

我們以人類麩胺基硫轉移酶之受質(即榖甘胱肽)類似物為主要骨架，取甘氨酸、絲氨酸和麩氨酸為起始物依序進行耦合反應，進而加以修飾與改變，並且利用Cu(I)-catalyzed設計合成出一系列擁有1,2,3-triazole特質的化合物，最後利用HPLC的純化，可成功得到化合物13-17，總產率約12.8%∼16.5%。 在生物活性測試實驗中，這一系列的化合物對於hGST 的同功酶皆有相當良好的抑制效果；對於hGSTA2其IC50大約在14.3 μM∼164.0 μM左右，而針對hGSTM1則具有更佳的效果，其IC50大約只在1.5 μM∼34.0 μM左右。除此之外，化合物13-17在抑制酵素活性亦有相當不錯的選擇性；如抑制hGSTM1相對於hGSTA2約有3∼20倍的選擇性。其中又以化合物14的抑制效果最為顯著，於hGSTA2其IC50為15.1 μM，hGSTM1則有1.5 μM的效果。且在抑制機制探討的實驗中得知，化合物14抑制hGSTA2，其Ki值為6.4 μM，是屬於競爭型抑制劑，而對hGSTM1其Ki值則為0.6 μM，是為混合式型態抑制劑(即介於競爭型與非競爭型之間)。 另外我們針對人類乳癌細胞 (MDA-MB-231)，進行癌細胞與臨床癌症藥物 (如：順鉑、沙奧特帕等)其抗藥性等相關實驗，證實在我們設計化合物14的存在下，可以幫助減少癌症藥物2∼3倍的用藥劑量，且達到相同之療效。確實使藥物發揮其最大功效，並可大大降低癌症藥物所帶來的副作用。

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鎳金屬錯合物催化異喹啉衍生物之合成研究

本篇論文以不同的亞胺及炔類為起始物，利用鎳金屬催化進行合環反應。反應中得到的異喹啉鹽類衍生物(isoquinoline derivatives)，可再進一步在溫和的反應條件以簡易的有機方法得到其氧化、還原及偶合產物。另一方面，以鎳金屬催化的系列反應中，我們可以觀察到，不僅單取代的炔類及具有長鏈烷基的炔類可進行反應，即使是反應性較差的乙炔氣體，在此系列反應中依舊可以作為起始物進行反應，故相較以往以鈀金屬催化的反應，在此應用性是較廣的。此外，觀察到當炔類有苯環取代基時，主要產物在進行合環後，苯環皆在靠近氮旁的三號位置，此部分亦可藉由反應機制解釋其良好的位置選擇性。 論文的最後一部份，嘗試藉由改變亞胺化合物氮上不同的取代基，利用苯環上甲氧基對位位置上的親核特性，進行多環合環的一步反應。而當炔類取代基具有酯基(ester)結構時，可得到比例約一比一的立體異構物。 實驗中亦發現，在某些例子中，反應亦可成功地在不影響產率及位置選擇的情況下進行一步反應，故能提升效率。

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金催化順-二烯醛環化反應

本論文主要是針對金催化劑 (ClAuPPh3)與銀錯合物 (AgSbF6)催化順式-2,4-雙烯-1-醛結構進行環化及親核加成的反應做探討。 首先，利用親核基1,4加成反應，促使C-C、C-H、C-O、C-N鍵的形成引入官能基至環狀結構上。 之後，採用具烯類或苯環結構的親核基，在催化反應過程中，進行 [4+3]或 [3+2]的環化反應，合成複雜性的多環分子 最後，將苯環結構建立在起始物上，經由催化劑的作用，進行分子內環化反應及單親核基的加成。

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有機金屬釕、鉑、金應用於烯炔類分子進行分子內環化反應

本論文共分五個章節，主要是利用過渡金屬催化非環狀的烯炔類分子進行環化反應。 第一章是以釕金屬錯合物TpRuPPh3(CH3CN)2PF6當催化劑成功地對炔類與環氧丙烷進行環化反應，經由環氧丙烷上的取代基及骨架提供了一個有效的方法可以選擇性地分別合成2-萘酚、2-茚酮衍生物、1-H-茚衍生物或環己雙烯酮衍生物。而且經由捕捉實驗及同位素標定實驗，我們合理地推測此反應包含釕金屬-π-烯酮中間體，有關於環氧丙烷上的不同取代基之研究仍然持續進行中。 第二章是以釕金屬錯合物TpRuPPh3(CH3CN)2PF6當催化劑催化碘炔類與環氧丙烷進行環化反應，發現此反應有很好的溶劑取決化學選擇性。在以二甲基甲醯胺為溶劑時可以選擇性地得到1-碘-2-萘酚衍生物而在以苯為溶劑時則反應傾向生成碘取代的七員環醚類衍生物。在二甲基甲醯胺和苯為溶劑的反應中間體分別為釕金屬-碘取代亞乙烯基錯合物和釕金屬-π- 碘化炔錯合物。而由於碘取代的電子效應導致環氧丙烷上氧原子進行分子內攻擊時偏向7-endo-dig這種不尋常的環化反應。 第三章是以二氯化鉑為催化劑可以成功並有效率地催化雙烯丙炔醇的環化異構化成苯乙烯衍生物。此催化反應可以容忍異原子，或非環狀系統 ; 我們也發現在此反應中的1,3-亞烷基轉移，並以同位素碳十三原子的標定實驗清楚地證明1,3-亞烷基轉移反應路徑。有關於此反應應用於更複雜的分子之研究仍然持續進行中。 第四章是以二氯化鉑為催化劑，催化具有五員環結構的雙烯丙炔醇環化異構化成環丙烷。此催化反應可以容忍硫與氧等異原子，然而當環外烯上有五員環取代時也可得到具有螺旋雙環型態的環丙烷。在有機合成上我們也可以利用此方法合成許多天然物的前驅物。 第五章是以氯化金催化雙烯與拉電子丙炔醇的環化異構化反應。此催化反應可以容忍酯與酮二種拉電子取代基，然而當拉電子基換成醯胺時，則反應則無法進行。而經由同位素標定實驗我們也提出合理的反應機構去闡述反應的進行模式。有關於此催化反應的應用仍然持續進行中。

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Ottelione A之全合成研究

摘要 本實驗室近年來利用1,4-加成反應和碘化反應，製備出α-碘基酮，已有深入的研究。並搭配Curran 教授所發展之碘原子轉移法 ( iodine atom-transfer ) 進行自由基環化反應可得到不錯的結果。 本論文利用上述方法討論天然物ottelione A的全合成研究，首先我們利用合成出來的支鏈進行1,4-加成反應來得到α-碘基酮化合物，並利用自由基環化的方式來建立天然物ottelione A的駢環骨架，進行其合成研究。其中我們以支鏈化合物156在三氟化硼下進行1,4-加成反應雖然有得到α-碘基環酮化合物162，但是利用自由基環化反應卻產生非常雜亂的結果。因此只好改變策略，再利用另一個支鏈化合物165來進行1,4-加成反應、碘化反應及自由基環化反應，來得到我們所想要的天然物ottelione A的結構。

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過渡金屬應用於烯炔類分子進行分子內環化反應之研究

本論文分成四個部分，主要是利用過渡金屬釕和金催化具有不飽和雙鍵和參鍵的有機小分子化合物進行環化反應。 　　第一部份是利用TpRuPPh3(CH3CN)2PF6為催化劑，在不加任何有機促進劑的情況下，催化3,5-雙烯-1-炔類分子作6-endo-dig環化反應，而產生具有多取代的苯環衍生物，在反應的過程中符合原子經濟效應，此外，在非環狀系統的取代基中，會有1,2-甲基位移及長碳鏈加成的現象產生，此反應提供在合成具有多取代基的苯環衍生物上一個簡單且具有位向選擇性的方法。 　　第二部分我們以相同的釕金屬錯合物TpRu(PPh3)(CH3CN)2PF6為催化劑，催化具有6,6-雙取代的3,5-雙烯-1-炔類化合物作環化反應，此反應會經由1,7-氫轉移的過程來完成反應，此外，我們也藉由改變1號和6號碳上的取代基而增加其反應效率，而1,7-氫轉移的現象類似“質子性”氫的轉移，為了使此反應在合成上變的更有應用性，我們發展了串聯式醛醇縮合脫水和環化反應，此反應是利用3-烯-1-炔-5-醛和環酮類分子在弱酸性的CpRu(PPh3)2Cl催化下，可以得到結構複雜的苯環衍生物，且在產率上有不錯的表現，藉由此1,7-氫轉移的現象我們可以導入鹵素及有機錫到苯環的甲基上，有助於未來在有機合成上的應用。 　　第三部分是利用AuPPh3SbF6錯合物催化具有arenyne-yne官能基的化合物，有效率地在溫和的條件下進行[3+2]-環化加成反應，在本反應中使用具有不同官能基的雙炔類分子都可以得到相當不錯產率的[3+2]-環化加成產物，同時也利用同位素標定實驗，驗證所推測的反應機構是經由[3+2]-環化加成的路徑，這個方法提供了在合成具有多環取代基的化合物上，簡易且符合原子經濟效應，有助於未來有機合成上的應用。 　　第四部分是利用利用金金屬錯合物在溫和的條件下，有效率的催化1,6-雙炔-4-烯-3-醇類和1,6-雙炔-4-烯-3-甲氧基類化合物作分子內環化反應形成萘酮類衍生物，反應過程主要是經由碳陽離子錯合物的形成而完成反應，藉由改變配位基上的羥基和甲氧基取代時，可分別的得到經由不同的途徑所生成萘酮類衍生物，本反應對於官能基容忍度的表現上極佳，未來希望可藉由此催化系統應用於合成具有不同官能基的的萘酮類化合物上。

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金催化環化碳-碳鍵生成

本論文主要是在研究金屬金催化劑，催化環化碳-碳鍵生成的反應。題目將分成兩個部份：第一個部份主要研究金屬金和金屬銀錯合物催化丙炔醇類分子的環化反應，在室溫下反應產生高產率之環己酮產物。 第二部份以相同的金屬金催化cis-2,4-dien-1-al架構的烯醛類分子的環化反應，可以具有選擇性地環化成環戊烯醇分子。而之前實驗室同仁羅清郁的研究，若是以金屬鉑或金屬鈀錯合物為催化劑，則是產生環戊烯酮(2-cyclopentenone)或吡喃(4-alkylidene-3,4-dihydro-2H-pyran)產物。

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質譜儀離子源的研發與胜肽及小分子化合物之分析

Electrospray ionization (ESI) has been an indispensable ion generation technique for mass spectrometric analysis of biopolymers such as intact proteins and protein digests operated at atmospheric pressure. Since its advent in 1998, atmospheric pressure matrix-assisted laser desorption/ionization (AP-MALDI) quickly became a popular alternative for the analysis of peptides. While AP-MALDI sources typically share the same vacuum interface and ion transmission hardware with ESI, it is generally found that ESI is superior in detection sensitivity. In this thesis, we describe a home-built AP-MALDI source coupled to a commercial 7.0 Tesla Fourier Transform Ion cyclotron Resonance Mass Spectrometer (FT ICR MS). A method based on solid-phase extraction and elution with surface-functionalized diamond nanocrystals, which we referred to as “SPEED” that not only streamlines AP-MALDI mass spectrometric analyses of peptides and other small biomolecules under typical operational conditions, but also outruns ESI in ultimate detectable concentration by at least one order of magnitude. The application of home built AP-MALDI source coupled with FTICR-MS was used for the Collision-induced fragmentation study of L-arginine (Arg), ω-NG-monomethylarginine (MMA), ω-NG,NG-asymmetric dimethylarginine (aDMA) and ω-NG,NG’-symmetric dimethylarginine (sDMA). Admixing of nitrocellulose with the matrix reduces significantly the interfering matrix peaks in the resulting mass spectra. Tandem mass spectrometric (MS2 and MS3) methods could easily distinguish the isobaric molecules aDMA, sDMA and other intrinsic interfering molecules originating from a biological matrix. Among a total of 44 fragment ions generated from the two isomeric DMAs, 5 were uniquely produced exclusively from just one of them that allowed their differentiation. The unsurpassed advantage of high resolution and mass accuracy of FTICR MS enabled us to identify fragmentation channels that yield fragment ions differing in mass by only ~0.01 Da. The sub-ppm mass accuracies facilitated proposing chemical structures for all the fragments observed. Many hereto unreported isobaric fragments from the methylated arginines were identified for the first time. Application of tandem mass method of distinguishing these isobaric molecules was demonstrated with human urine. Protocols were developed with commercially available solid phase extraction (SPE) products for extracting arginines and its methylated derivatives from urine samples. Without any derivatization, selected pairs of MS/MS fragment intensities were used for quantitating the relative abundances of these molecules in the urine samples. The urinary aDMA to sDMA ratio in healthy individuals was found to be 0.82 +/- 0.17, in good agreement with most reported results.