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Synthesis and Luminescence of Dehydrocoelenterazine 8-position aromatic Analogs via Pd-mediated Cross Coupling Reaction

In order to investigate the bioluminescent process of dehydrocoelenterazine in a photoprotein, symplectin, various unnatural dehydrocoelenterazine analogues are required showing different wavelength in bioluminescence from the natural chromophore 470 nm. One possibility is to change the benzyl group at the 8-position of imidazopyrazinone ring into direct aromatic rings to enhance the conjugation. However, there is a synthetic limitation for this current purpose among the synthetic routes which have already been published. As a result, we developed a new synthetic route as discussed in this thesis. In the case of introducing aromatic rings at the 8-positio n, cross coupling reaction was used. Compound (6) was prepared from 2-aminopyrazine (1) via iodination and bromination. It reacted with one equivalent of aryl boronic acid to afford the common intermediate (19) via the first Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction. This intermediate (19) was applied to the second cross coupling reaction to afford aminopyrazine analogues having aromatic rings at the 3-position. These aminopyrazine analogues were further converted into dehydrocoelenterazine analogues (15, 17, 31, 35). In the chemiluminescence, the emission spectra of two analogues, in fact, showed red-shift (552 nm and 562 nm respectively).

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以微波輔助萃取技術結合氣相層析質譜儀分析皮革製品中抗生藥劑成份之研究

自2006年起，全球各地陸續出現消費者因接觸添加抗生藥劑(Biocides)富馬酸二甲酯(Dimethyl Fumarate)之皮革製品，造成接觸性皮膚炎與急性呼吸疾病等危害，引起社會大眾的恐慌。皮革製品為防止發霉、腐敗，在製造過程中常添加抗生藥劑以維持產品的品質，但無論是製造過程中產生的廢水、廢料排放於環境中，或是直接接觸此類產品，皆使我們暴露於抗生藥劑之風險當中，因此市售皮革製品中的抗生藥劑成分與濃度，值得我們探討。 本研究成功地開發微波輔助萃取技術，萃取皮革製品中富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯、苯並噻唑、對叔丁基苯酚四種抗生藥劑成分，以萃取溶劑甲醇與丙酮混合溶劑（50：50 v/v）、萃取溶劑體積15 mL、微波功率300W、萃取溫度110℃，萃取20分鐘，以中性氧化鋁固相萃取匣淨化的最佳化條件進行萃取，可達到89%以上之回收率，方法偵測極限在0.02~0.06μg/g之間，不僅有良好的回收率且可減少溶劑的用量與萃取的時間。應用於13件市售皮革製品之真實樣品的分析，1件有富馬酸二甲酯的檢出，其濃度為0.5μg/g，超過歐盟所規定之標準0.1 μg/g；13件樣品皆檢出苯並噻唑，濃度在0.04~17.4μg/g之間；8件樣品皆有對叔丁基苯酚的檢出，濃度在0.3~13.0μg/g之間，顯示本研究所開發之微波輔助萃取結合氣相層析質譜儀應用於皮革製品中抗生藥劑成份的分析具有完整確認與可靠檢驗之特點。

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片狀中孔洞材料的形貌調控與其於氣體感測的應用

本論文分為三個部份。在第一個部份，我們利用添加 ZrOCl2、改變矽源、 改變水量、改變pH值、改變Zr4+濃度以及改變攪拌時間等方法調控中孔洞二氧 化矽SBA-15的形貌，得到面積大而且厚度薄的片狀SBA-15。在此合成系統中由 於二氧化矽表面含有高含量的Zr4+，其酸性可以催化糠醇的聚合，因此我們在 第二部份中，以片狀二氧化矽作為模板，合成出類似CMK-5的片狀中孔洞碳 材。在第三部份中， 我們以片狀中孔洞碳為載體，將高分子單體以自由基聚合 的方式使高分子交織於中孔洞碳材的孔洞中，形成高分子/中孔洞碳複合材料， 並應用於氣體感測器作氣體的偵測。

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雙核鉬金屬多重鍵之合成與結構研究

本篇論文主要在研究以雙氮基脒及重氮氨基做為配基合成出雙鉬多重鍵錯合物。以去質子化後的雙氮基脒Li[HC(N-2,6-Et2C6H3)2]為配基與MoCl3(THF)3反應合成出正二價的三核鉬金屬錯合物Mo2(μ-Cl)[Cl2MoLi(μ-Cl2)(thf)(OEt2)][μ-η2-HC(N-2,6-Et2C6H3)2]2 (1)。將1以兩當量的KC8¬還原以後，可得到具有類似風車型結構的雙鉬四重鍵錯合物Mo2(μ-Cl)[Cl2(μ-Li(thf)2)][μ-η2-HC(N-2,6-Et2-C6H3)2]2 (2)，其鉬-鉬鍵長為2.0817(10)Å；此結構與我們實驗室所報導的兩個四重鍵化合物Mo2(μ-Cl)[Cl2(μ-Li(thf)2)][μ-η2-RC(N-2,6-i-Pr2C6H3)2]2(R = H, Ph)的結構類似。再將2經過兩當量的KC8還原可得到以三片配基及鋰離子分別橋接於雙鉬之間的風車式五重鍵錯合物Mo2(μ-Li)[μ- η2-HC(N-2,6-Et2C6H3)2]3 (3)，鉬-鉬之間的鍵長為2.0612(4)Å。另一方面，以三比二的比例將去質子化的配基Li[HC(N-2,6-Et2C6H3)2]與MoCl3(THF)3反應合成出錯合物Mo2(μ-Cl)[μ-η2-HC(N-2,6-Et2- C6H3)2]3(4)。以[N(N-2,6-i-Pr2C6H3)2]作為配基合成出結構與錯合物 2相似之正二價的金屬四重鍵錯合物Mo2(μ-Cl)[Cl2(μ-Li(thf)2)][μ-η2- N(N-2,6-i-Pr2C6H3)2]2 (5)，其鉬-鉬鍵長為2.0877(5)Å。將5以蒽鎂還原之後，可得到蒽配位在雙鉬之間，形成燈籠型的四重鍵錯合物Mo2[μ-η2:η2-anthracene][μ-η2-N(N-2,6-i-Pr2C6H3)2 ]2 (6)；當改以鎂粉作為還原劑時，可得到配基上的一個碳氫鍵被活化的雙鉬四重鍵錯合物(MoH)[Cl2(μ-Mg(thf)2)]Mo[μ-η2-N(N-2,6-i-Pr2C6H3)][μ-η2-N(N-2,6-i- Pr2C6H3)N(N-2-i-Pr-6-CH3CHCH2-C6H3)](7)，其結構為四配位扭曲的風車型。

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以微量溶劑冷凝分散液液微萃取法偵測水中烷基苯酚化合物

本文發展了使用微量溶劑的冷凝分散液液微萃取法，使用極致效能液相層析儀來分析三種烷基苯酚化合物，分別是4-第三丁基苯酚 (4-t-BP), 4-第三辛基苯酚 (4-t-OP) 與4-正壬基苯酚 (4-n-NP)。探討了6項參數以達最佳化實驗條件，分別為萃取劑的選擇、分散劑的選擇、不同萃取劑體積的影響、不同分散劑體積的影響、加鹽的影響、搖晃時間的長短。最佳化實驗的過程中，發現即使不加任何分散劑，對於萃取效果並沒有太大影響。因此在最佳化的狀況下，僅使用了10 μL的十六硫醇來萃取分析5 mL的水樣。對於線性濃度1到500 μgL-1其線性相關係數為0.9987。對於環境水樣品標定最低線性定量最低濃度，其相對標準偏差介於5 到 10%。此方法對於湖水的偵測極限是0.3到 1.3 μgL-1 ，而對於河水的偵測極限是0.4 到 1.6 μgL-1 。對於湖水的回收率是介於82% 到108%，而對於河水的回收率是介於79% 到107%。

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含二胺基吡啶配基之多鍺、錫金屬錯合物的合成及結構研究

In this thesis, the sterically hindered three-nitrogen donor ligand H2[N2Ndipp] (N2Ndipp = 4-methyl-2,6-(N-2,6-iPr2C6H3)2 pyridine) was chosen to synthesize low-coordinate multinuclear complexes. Treatment of Li2[N2Ndipp] with GeCl2．dioxane and SnCl2 respectively gives the dinuclear complexes M2[N2Ndipp]2 (1: M = Ge; 6: M = Sn). Upon reduction of 1 by KC8, a dinuclear germanium(I) complex K2Ge2[N2Ndipp]2 (2) is isolated and characterized, where the geometry of the Ge-Ge linkage adopts the first example of cis-bent conformation, and the Ge-Ge bond length is 2.5168(6) Å and recognized as a σ bond. After removing the K+ cation from 2 by 2 equiv of 18-crown-6 ether, the ionic compound [K(18-crown-6)]2Ge2[N2Ndipp]2 (3) was obtained, where the cis-bent geometry is maintained but the Ge-Ge bond length is slightly increased to 2.5371(11) Å by 0.02 Å. On the other hand, reduction of 6 with KC8 in the presence of 18-crown-6 ether only leads to the isolation of a mononuclear tin(II) complex [K(18-crown-6)]2{Sn[N2Ndipp]2} (7). Interestingly, reaction of 2 with GeCl2．dioxane results in the formation of a linear tetranuclear mixed-valence Ge(II)-Ge(I)-Ge(I)-Ge(II) complex (GeCl)2Ge2[N2Ndipp]2 (4), where the internal Ge(I)-Ge(I) bond length is significantly shortened to 2.4071(6) Å and the two external Ge(I)-Ge(II) bond lengths are 2.5169(7) and 2.5196(5) Å. Moreover, reaction of 2 with SnCl2 also produces a tetranuclear mixed-metal complex (SnCl)2Ge2[N2Ndipp]2 (5), which is isostructural with that of 4 and, surprisingly, the internal Ge(I)-Ge(I) bond length dramatically shrinks to 2.3735(6) Å and the two external Ge(I)-Sn(II) bonds length are 2.6807(6) and 2.6807(5) Å. In addition, mixing the deportonated bulky amidinates Li(THF)2[C(R)(N-2,6-iPr2C6H3)2] (R = H, tBu) with AlCl3 gives rise to the formation of mononuclear aluminum complex, AlCl2[C(H)(N-2,6-iPr2C6H3)2] (8a) and AlCl2[C(tBu)(N-2,6-iPr2C6H3)2] (8b). However, attempts to isolate the dinuclear Al(I)-Al(I) bonded complexes upon reduction of 8a and 8b have been unsuccessful. All the said products are fully characterized by NMR spectroscopy and elemental analysis, and their molecular structures are determined by single crystal X-ray crystallography.

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利用拉曼和表面增強拉曼光譜技術研究直線型五核金屬串錯合物-四-(三吡啶二胺)化五鎳、鈷、鉻雙軸向配位基：雙硫氰基、雙氯基之結構

在本論文中研究H2tpda與直線型五核金屬串錯合物 M5(tpda)4X2 (M = Ni、Co、Cr；X = Cl-、NCS-) 的振動模式及對稱與非對稱結構的轉換。我們利用具有三種不同激發光源( 632、532、473 nm )及高解析拉曼光譜系統測量了H2tpda與直線型五核金屬串錯合物的拉曼與表面增強拉曼光譜( SERS, 632 nm激發)，配合以波長1064 nm激發的傅立葉轉換式拉曼光譜、紅外光吸收光譜與理論計算結果，對H2tpda與直線型五核金屬串錯合物的振動頻率進行指認。拉曼光譜中因與d電子躍遷吸收譜帶共振而產生共振拉曼現象，五鎳與五鈷金屬串錯合物在金屬相關振動模式的低頻區域，分別對632 nm與532 nm之激發光源有金屬相關譜帶被特別增強的光譜，加上透過錯合物光譜間之交叉比對及錯合物與配位基(H2tpda )之間的光譜比對，可對錯合物進行光譜指認，以Ni5(tpda)4Cl2與Co5(tpda)4Cl2為例，金屬間對稱振動頻率分別為234、302 cm-1與278、355 cm-1，金屬間非對稱振頻率動為255、297 cm-1與319、391 cm-1。五鉻錯合物在固態拉曼光譜中，鉻氮伸縮振動(405 / 417cm-1)、吡啶環非平面型變( 440 / 452 cm-1)與鉻氮之彎曲振動( 477 / 486 cm-1)譜帶有分裂的情況，而在SERS光譜中樣品處於溶液態，並沒有觀測到分裂譜帶，我們指認五鉻錯合物在固態中對稱與非對稱結構共存，而在水相奈米溶液中則多以對稱型態存在。我們進行加熱與氧化的實驗，其SERS光譜變化趨勢一致，僅在程度上有所不同，皆由對稱為主轉換成非對稱為主的結構，而在轉換的過程中，SERS 光譜觀察到的365及568 cm-1之譜帶強度有明顯增強的情況，指認365 cm-1 譜帶為鉻鉻金屬鍵相關之振動模式，568 cm-1譜帶為鉻鉻四重鍵對稱伸縮振動。我們以不同波長激發測量Cr2(OAc)4(H2O)2 分子中鉻鉻四重鍵伸縮振動譜帶的變化，其結果說明鉻鉻四重鍵振動譜帶與d電子躍遷之吸收譜帶的共振情況與四重鍵振動譜帶強度有關，因此，在五鉻錯合物中鉻鉻四重鍵振動譜帶僅出現在以632 nm 激發的SERS光譜中而未出現在以1064 nm激發的拉曼光譜中。

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利用核磁共振技術探討人類interleukin-1α與suramin的複合物結構

摘要 IL-1α(介白素,Interleukin-1α)為一具有多樣生物活性的訊息傳遞分子，其經由非典型路徑分泌出細胞後，會與細胞表面的受器作用並引發訊息傳遞。如引起發燒、刺激肝臟製造急性蛋白、增大淋巴細胞的回應、誘發關節退化、增加骨髓細胞數目等等。且IL-1α也是造成類風濕性關節炎與退化性關節炎的主因之一，其在人體中扮演了重要的角色。 已有研究指出，Suramin藉由干擾IL-1α與其受器的結合而抑制軟骨被破壞，進而減緩類風濕性關節炎的症狀。在本篇論文中，我們探討一個有機化合物Suramin藉由與IL-1α結合干擾蛋白質與其受器的交互作用，最後達到抑制軟骨被破壞的效果 首先，我們利用1H-15N HSQC擾動實驗來找出IL-1α與Suramin作用的胺基酸以描繪出結合位置。由穩定態變溫實驗發現 Suramin能夠穩定IL-1α分子。此外，為了瞭解結合態中IL-1α與Suramin的相對位置與方向性，我們使用三維共振的NMR實驗;包括HNCA、HCCONH、CCONH 、HCCH-TOCSY 與13C-edited及13C ＆15N-filtered的實驗來得到骨架與側鏈的資訊，利用HADDOCK對IL-1α與Suramin進行分子對應模擬。此計算結果說明Suramin如何影響IL-1α與IL-1RΙ的結合。

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氣相胞嘧啶互變異構體之超快激發態動態學

在本論文中我們利用飛秒雷射激發-探測多光子游離技術結合飛行時間質譜儀技術研究胞嘧啶的互變異構體在激發態動態學上的差異。諸多的理論計算及光譜實驗提供足夠的證據使我們可以利用各種胞嘧啶衍生物做為胞嘧啶各種互變異構體的樣板。其中1-甲基胞嘧啶在氣相分子束中主要以酮式(keto)結構存在，5-氟胞嘧啶則以烯醇式(enol)結構為大宗。故我們以1-甲基胞嘧啶及5-氟胞嘧啶做為實驗對象以釐清胞嘧啶互變異構體在光激發動態學中的行為。1-甲基胞嘧啶的實驗中，我們調變激發波長260~310 nm (激發能量38461~ 32258 cm-1)，並認定所得之瞬時光譜訊號應是來自酮式(keto)結構且呈現單一指數衰減，其衰減時間常數t= 0.4~3.0 ps，隨激發能量改變有趨勢性的變化。而在5-氟胞嘧啶的實驗中使用雷射激發波段為258~293 nm (38760~ 34130 cm-1)，我們推測所獲得的瞬時光譜來自烯醇式(enol)，該瞬時光譜以ABC連續一級動力學模型適解所得兩組衰減生命期分別為t1 = 0.3~0.9 ps，t2 = 9.5~100 ps，其中1受激發能量變化的影響較不明顯，而2則隨激發光子能量增加有變短的趨勢。由1-甲基胞嘧啶與5-氟胞嘧啶的實驗我們可以重新解釋本實驗室顏弘建[6]及周威銧[12]學長對胞嘧啶激發態動態學實驗的結果，其瞬時光譜可以ABC連續一級動力學模型適解出兩個衰減常數；其中次皮秒(subpicodeconds)尺度的時間常數主要包含了分子內振動能量重分配(IVR)及酮式(keto)胞嘧啶的衰減訊號。數個皮秒尺度的時間常數則來自烯醇式(enol)胞嘧啶的衰減行為。

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胞嘧啶及其衍生物之氣相超快激發態動態學研究

在本論文中我們利用飛秒雷射激發-探測多光子游離技術結合飛行時間質譜儀技術，研究不同激發波長對於氣相胞嘧啶、1-甲基胞嘧啶、5-氟胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶激發態衰減時間的影響。我們發現氣相中胞嘧啶分子在五號碳以甲基或氟原子取代皆會使激發態生命期增長。實驗所得之1-甲基胞嘧啶瞬時光譜(λpump = 260-310 nm，τ= 0.4-3.0 ps)與胞嘧啶瞬時光譜(λpump = 290-300 nm，τ分別為0.9、1.1 ps)皆呈現單一指數衰減，應來自於酮式互變異構體的激發態動態學行為。5-氟胞嘧啶瞬時光譜在λpump = 258-293 nm呈現雙指數衰減(τ1 < 1 ps、τ2 = 9.5-100 ps)，應來自於烯醇式互變異構體的激發態動態學行為。5-甲基胞嘧啶瞬時光譜較為複雜，在λpump = 257-290 nm呈現兩平行雙指數衰退，三個時間常數分別是τ1= 0.3-0.6 ps、τ2 = 3.0-15 ps、τ3 = 10-140 ps，在λpump = 300 nm時，則呈現雙指數衰退(τ1 = 0.5 ps、τ2 = 5 ps)，蘊藏著三種互變異構體(酮式、烯醇式、亞胺式)的激發態動態學。我們提出一個可能的激發態衰退機制解釋以上實驗結果，不論是何種互變異構物種的胞嘧啶或其衍生物，都會由基態被激發至(S1ππ*)能態後，進行分子內振動能量重新分配(IVR)過程，因此各分子的衰退時間常數τ1隨激發能量變化的影響不明顯，較長時間常數可能為同時進行C5-C6扭轉與能態轉換的衰退路徑中，經過一個能障造成速率隨激發能量改變而有明顯變化。而酮式與烯醇式互變異構體在激發態衰退行為的差異僅在於烯醇式衰退過程的能障比酮式大。分辨各分子的互變異構體激發態行為後，藉由RRKM理論，我們利用不同激發能量下所得的反應速率常數推導出C5-C6扭轉的衰退過程所遭遇的能障，估計胞嘧啶的能障大小約為0.17 ± 0.02 eV；5-氟胞嘧啶的能障大小約為0.22 ± 0.02 eV；5-甲基胞嘧啶的能障大小約為0.22 ± 0.02 eV。當胞嘧啶五號碳上以甲基或氟原子取代皆會造成C5-C6衰退路徑能障增加，而使激發態生命期增長。