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階段型合成醣核苷與其應用於合成聚 N-乙醯乳糖胺

中文摘要 醣類與醣基化衍生物在生物體中調節許多生理反應，扮演著許多重要的角色，如細胞間辨識、訊息傳遞與病毒入侵等。儘管文獻中已有許多醣體合成的研究陸續被開發發表，但由於醣體本身結構之多樣性，使得其在複雜寡醣體多醣體的合成上，仍具有相當挑戰。由於酵素反應具有高度選擇性與位向專一性，因此提供另一個有效的合成策略。其中，醣基轉移酶已廣泛的被應用在多醣體的合成，可精確地控制醣體合成的鍵結與位向；而研究中顯示，取自於細菌體的醣基轉移酶，其對受質的容忍度較高，在合成醣體衍生物上，更具有合成應用價值。 在本論文中，建構表達重組蛋白磷酸葡萄糖胸苷轉移酶、β-1,4-半乳糖轉移酶、N-乙醯基己胺糖激酶與 β-1,3-N-乙醯葡萄糖胺轉移酶等酵素，並對這些酵素進行定性分析與反應條件優化篩選。利用表達之磷酸葡萄糖胸苷轉移酶，在55 oC中，以二價金屬鎂離子作為輔助因子，可在二小時內製備多種高單價之醣核苷：尿苷二磷酸半乳糖、尿苷二磷酸 N-乙醯基葡萄糖、尿苷二磷酸葡萄糖與胸苷二磷酸葡萄糖。將表達之磷酸葡萄糖胸苷轉移酶以天然化學黏合法，位向專一的固化於磁性奈米粒子上，重複回收利用，經十次循環反應後，固化之磷酸葡萄糖胸苷轉移酶仍保有 95% 活性。結合半乳糖機酶與N-乙醯基己胺糖激酶進行一鍋化反應，可從相對較低價之起始物合成尿苷二磷酸半乳糖與尿苷二磷酸N-乙醯基葡萄糖，經過離子交換樹脂與凝膠層析的方式得到高純度的醣核苷酸予體。 論文中，磷酸葡萄糖胸苷轉移酶催化生成之尿苷二磷酸半乳糖、尿苷二磷酸N-乙醯基葡萄糖醣予體經結合β-1,4-半乳糖轉移酶與 β-1,3-N-乙醯葡萄糖胺轉移酶，可進行階段性一鍋化合成聚N-乙醯乳糖胺寡糖體，省去醣予體純化步驟。一般自然界中取得之聚N-乙醯乳糖胺寡糖體為混合物，經由本系統可合成固定已知鏈長之聚N-乙醯乳糖胺寡糖體單體，將其分別經由α-2,3-唾液酸轉移酶 與 α-2,6-唾液酸轉移酶修飾後，可得一系列結構多樣性之唾液酸基化聚N-乙醯乳糖胺寡糖體衍生物。值得一提的是，不同於文獻中所描述，唾液酸基化一般位於末端半乳糖，我們成功的合成出修飾有兩個唾液酸的聚N-乙醯乳糖胺的六醣體 (4-26-2) 與三個唾液酸的聚N-乙醯乳糖胺的九醣體 (6-26-3)，此二化合物利用化學合成亦是非常困難的。藉由所建構之酵素系統，快速有效合成多種聚N-乙醯乳糖胺多醣體衍生物，將有助於醣體生物學之研究。 最後，利用磷酸葡萄糖胸苷轉移酶催化生成之醣核苷酸予體與磷酸葡萄糖胸苷轉移酶進行共結晶，成功解出九種不同的結晶晶體，對此進行結構分析。未來可藉此進行胺基酸點突變，增進磷酸葡萄糖胸苷轉移酶之受質容忍度與催化效率。

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金催化環氧炔類分子內環化異構化反應

本論文主要是以探討利用過渡金屬金為催化劑，參與環氧炔類分子之環化反應。 我們利用AuCl(PPh3)催化劑搭配AgNTf2催化劑，來催化環氧炔類分子，將環氧當作親核基，攻打参鍵部分，分別形成了五環的產物和雙酮的產物。運用此環化方法對於建構出天然物Pallidol與赤黴酸的骨架，有很大的助益。

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1. 合成具不對稱雙氮基脒配位基之雙鉻五重鍵錯合物 2. 1,2-苯基及1,2-吡嗪雙鉬四重鍵錯合物之氧化反應

本論文第一部份主要研究目標為合成具有不對稱雙氮基脒配基 的雙鉻五重鍵錯合物。選擇甲基作為不對稱雙氮基脒配基上取代基， 2,6-雙異丙基及2,6-雙甲基作為苯環上取代基並加入1.1 當量的氯化 鉻(II)，可得到文獻上少見的扭曲雙三角錐(distorted bipyramidal)結構的雙核鉻二價金屬錯合物(μ-Cl)2[Cr(THF)]2[(2,6-iPr2C6H3)NC(H3C) N(2,6-Me2C6H3)]2 (1)，將其加入2.1 當量KC8，可成功還原得到配基 橋接(bridge) 於雙鉻金屬上的不對稱雙鉻五重鍵錯合物 Cr2[(2,6-iPr2C6H3)NC(H3C)N(2,6-Me2C6H3)]2 (2) ， 其鉻- 鉻鍵長為1.7370(17) Å 。將2,6-雙甲基置換為3,5-雙甲基、4-甲基以及2,6-雙 氟基所合成的不對稱雙氮基脒配基加入1.1 當量的氯化鉻(II)，同樣可 得到具扭曲雙三角錐結構的雙核鉻二價金屬錯合物 (μ-Cl)2[Cr(THF)]2[(2,6-iPr2C6H3)NC(H3C)N(R)]2 (R = 3,5-Me2C6H3, (3)；R = 4-MeC6H3；R = 2,6-F2C6H3, (6))。加入2.1 當量KC8 還原之則僅得到兩片配基以螯合(chelate)方式鍵結於鉻金屬上的單核鉻金屬錯合物Cr[(2,6-iPr2C6H3)NC(H3C)N(R)]2 (R = 3,5-Me2C6H3, (4)；R = 4-MeC6H3,(5)：R = 2,6-F2C6H3, (7))。 本論文第二部份主要研究目標為1,2-苯基及1,2-吡嗪雙鉬四重 鍵錯合物的氧化加成反應。將正戊炔、三甲基矽乙炔或苯甲腈加入雙 鉬五重鍵錯合物Mo2[μ-η2-(Ph)C(N-2,6-iPr2C6H3)2]2，會在雙鉬金屬上 進行[2+2+2]環化加成反應，產生具有燈籠型(lantern-type)結構的1,2- 苯基及1,2-吡嗪雙鉬四重鍵錯合物。將氧氣通入此些雙鉬四重鍵錯合 物可分別得到： (μ-η2:η2-1,3-nPr2-2-butenyl)(MoO)2[η2-(Ph)C(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (8)，雙鉬鍵長為2.7470(6) Å ，為一分子氧氣以末端 (terminal)形式分別接在兩個鉬原子上，原有的六員環翻轉約九十度而 垂直於鉬- 鉬鍵的雙鉬單鍵錯合物； (μ-O)(μ-CCHC(SiMe3)CHO) (η1-OSiMe3)(MoO)[η2-(Ph)C(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (9)包含兩分子的氧氣，其中兩個氧原子分別以末端和橋接形式接於鉬金屬上，而另一分子氧 氣則個別嵌入(insert)芳香環中之碳原子及三甲基矽乙炔上，雙鉬鍵長 為2.6284(3) Å，屬於鉬鉬單鍵錯合物。(μ-O)2(μ-η1:η1-NC(Ph)C(Ph)N)Mo2[η2-(Ph)C(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (10)之芳香六員環仍存在，鉬-鉬鍵鍵長為2.4859(3) Å ，一分子氧氣直接以μ-⊥的方式在鉬-鉬鍵上進行 1,2-氧化加成反應，橋接於兩個鉬金屬上形成雙鉬雙重鍵錯合物。此 外，將吡啶-氮-氧化物與1,2-吡嗪雙鉬四重鍵錯合物進行氧化加成反 應，可得到與10 結構相近同具芳香性六員環之雙鉬三重鍵錯合物 (μ-O)(μ-η1:η1-NC(Ph)C(Ph)N)Mo2[μ-η2-(Ph)C(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (11)，其鉬-鉬鍵鍵長為2.3317(7) Å ，僅具一個橋接至鉬金屬上的氧原子，並被配基包圍住，使第二個氧原子無法繼續進入。

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Low-Coordinated Multiply-Bonded Dirhenium Complexes and Low-Valent Diniobium Complexes: Syntheses and Reactivity Study

本論文分為三部分，其第一部份研究以去質子化雙氮基脒配基Li[HC(N-2,4,6-Me3C6H2)]和[nBu4N]2[Re2Cl8]合成出中間產物Re26+雙錸(III)四重鍵錯合物[nBu4N]{(μ-Cl)Cl4Re2[μ-η2-HC (N-2,4,6-Me3C6H2)2]2} (3)和[nBu4N]2{(μ-Cl)2Cl4Re2[μ-η2-HC (N-2,4,6-Me3C6H2)2]2} (4)，其雙錸(III)四重鍵錯合物鍵長分別為2.2492(4) Å及2.262(3) Å；進一步的以三當量鋅粉還原錯合物3和4，當溶劑選擇四氫呋喃及甲苯混和液，合成出Re2Cl2(H)2[μ-η2-HC(N-2,4,6-Me2C6H2)2]2 (2)，溶劑選擇甲苯合成出另一產物Re2Cl3(H) [μ-η2-HC(N-2,4,6-Me2C6H2)2]2 (5)，2和5皆為雙錸(III)四重鍵錯合物，其雙錸(III)四重鍵錯合物鍵長分別為2.1853(6) Å及2.1890(7) Å，相較於3和4鍵長相對較短。令人振奮的是也成功合成出雙錸(II)五重鍵錯合物Re2Cl2[μ-η2-HC(N-2,4,6-Me2C6H2)2]2 (6)；特別的是同時存在碳−氫鍵氧化加成的雙錸(III)四重鍵錯合物(μ-η2-H){ReCl[μ-η2-HC(N-2,4,6-Me2C6H2)2]ReCl[μ-η2-HC(N-2,4,6-Me2 C6H2)(N-2-Me-4-Me-6-(η1-CH2)C6H2)} (7)，在單晶中6和7間存在著1:1的比例，其雙錸(II)五重鍵錯合物鍵長為2.1852(13) Å，雙錸(III)四重鍵錯合物鍵長為2.1848(6) Å，由結果顯示雙錸鍵長並無太明顯的變化。 第二部份研究將配基換成中性配基為雙二苯基膦甲烷，和[nBu4N]2[Re2Cl8]及三當量鋅加入四氫呋喃於100 °C下加熱50小時，可得一產物ClRe[μ-η2-H2C(PPh2)2]ReCl[μ-η2-H2C(PPh(η1-C6H4)2] (12)，12是經由雙二苯基膦甲烷配基上的苯基進行了兩次碳−氫鍵的氧化加成反應所形成的。令人感到意外的也成功得到四核的錸(II)金屬錯合物{ClRe[μ-η2-H2C(PPh2)2]ReCl[μ-η2-H2C(PPh2)2(PPh(η1-C6H4)]} (μ-Cl)2(μ-O){ClRe[μ-η2-H2C(PPh2)2]ReCl[μ-η2-H2C(PPh2)2(PPh(η1-C6 H4)]} (15)，15可能是經由ClRe(H)[μ-η2-H2C(PPh2)2]ReCl[μ-η2- H2C(PPh2)2(PPh(η1-C6H4))] (10)和水反應所生得的產物。另外，將10和二苯乙炔進行反應，成功合成出C2H(Ph)2ClRe[μ-η2-H2C(PPh2)2]ReCl[μ-η2-H2C(PPh2)2(PPh(η1-C6H4)] (18)，其反應機制為二苯乙炔以1,2插入(insertion)所形成的產物。 第三部份研究將NbCl3(DME)和雙氮基脒配基Li[HC(N-2,6-iPr2C6H3)2]，選擇溶劑甲苯及四氫呋喃分別成功合成出雙鈮錯合物(μ-Cl)3[Li(THF)2(μ-Cl)2][Nb(κ2-HC(N-2,6-iPr2C6H3)]2 (19)及單鈮錯合物NbCl2(THF)[η2-HC(N-2,6-iPr2C6H3)2] (20)，其19雙鈮鍵長2.6457(6) Å。將雙鈮錯合物19和六當量疊氮化鈉於四氫呋喃下反應，成功合成出雙核鈮(VI)金屬錯合物(N3H)Nb{[(μ-Cl)2[μ-η2-HC (N-2,6-iPrC6H3)]2}Nb(N3)2 (21)及(H2O)Nb{[(μ-Cl)2[μ-η2-HC(N-2,6- iPrC6H3)]2}Nb(N3)2 (22)，此兩結構皆為疊氮化鈉進行還原反應，脫去一分子氮氣，鈮金屬中心進行氧化反應。另將19和對甲基苯疊氮及1-金剛烷基疊氮，皆成功得到單鈮(VI)金屬亞胺錯合物(η1-p-tolyN)NbCl2(THF)[η2-HC(N-2,6-iPr2C6H3)2] (25)和(η1-AdN)NbCl2 (THF)[η2-HC(N-2,6-iPr2C6H3)2] (26)，同樣的對甲基苯疊氮及1-金剛烷基疊氮皆脫去一分子氮氣，鈮金屬中心進行氧化反應。

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鉭金屬焦綠石的合成與在光致發光及光催化產氫反應之研究

本論文利用檸檬酸鹽-溶膠法搭配水熱法合成鉭金屬焦綠石結構的合成K1-2XMTa2O7-X (M = Gd、In)並且成功置換不同的金屬x離子於結構中，並且以XRD、UV、SEM/EDX、XPS研究對其樣品的結構與成分的分析與鑑定。其中K1-2XGdTa2O7-X在摻雜Eu以後可以出紅光並且藉由調控合成天數、Eu的量、KOH的量、鍛燒、還原，最佳化樣品光致發光強度，並且製成元件。另外K1-2XInTa2O7-X在光催化產氫方面最佳活性的產氫量分別為全分解1800.00 μmol g -1 h-1與使用犧牲試劑5833.30 μmol g -1 h-1並且藉由調控合成溫度、使用鹼的種類、鍛燒、酸處理，研究光催化的活性。

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醇類對中孔洞二氧化矽結構與形貌影響之研究

本研究旨在探討在稀釋的陽離子/非離子型界面活性劑的中孔洞二氧化矽合成系統中，添加醇類對所生成材料的結構與外觀形貌的影響與效應。其中我們選擇了六種不同的醇類進行研究，包括：乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、2-丁醇以及第三丁醇。我們觀察到了由添加醇類所造成的結構轉變，並將其解釋為醇類分子進入到微胞當中，使微胞堆積參數受到影響，進而改變最後的結構。此外，在醇類效應的研究中，我們還發現了具有棒狀外貌的 MCM-48 ；經過鑑定，我們認為該材料有沿著 Ia3d 結構中之 [111] 方向生長的特性。我們還利用了小角度 X-ray 散射等技術，研究並推測其形成機制。我們亦利用金奈米棒作為核種，製備出其與二氧化矽層的複合材料。

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探討嗜熱菌 Meiothermus taiwanensis ATCC BAA-400 之半乳糖激酶酵素動力學及應用於合成 Pk 抗原類似物

在本論文中，選殖、表達台灣本土嗜熱菌 Meiothermus taiwanensis ATCC BAA-400 的半乳糖激酶 （galactokinase，GalK） 並以 IMPACTTM-CN系統純化可得 16 mg/L 的半乳糖激酶重組蛋白。半乳糖激酶重組蛋白最佳化反應溫度為 75 oC、最佳化反應酸鹼值為 9.0。半乳糖激酶重組蛋白對半乳糖的kcat/Km 值為 168.47 s-1mM-1，於 55 oC 和 75 oC 分別測得的比活性為 240 U/mg 和 388 U/mg。半乳糖激酶與實驗室已有的葡萄糖-1-磷酸胸苷轉移酶 （glucose-1-phosphate thymidylyltransferase，RmlA）結合，可進行一鍋化反應製備尿苷二磷酸半乳糖 （UDP-Gal）。 分別由 Neisseria meningitides 與 Haemophilus influenzae Rd KW20 選殖兩種來源不同的 α-1,4-半乳糖轉移酶。C-端截斷 （truncated） 19 個胺基酸的N. meningitides α-1,4-半乳糖轉移酶（LgtC-19）與N-端截斷 38 個胺基酸的 H. influenzae Rd KW20 α-1,4-半乳糖轉移酶（N-cut-38-Hi0258），皆可運用於階段式一鍋化反應合成 Pk 抗原類似物 （α-D-Gal-(1-4)-β-D-Gal-(1-4)-β-D-Glc -OC6H12N3）。

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奈米尺度光與物質作用之增益和控制Part 1: 自組裝金奈米粒子表面增益拉曼效應之比較研究Part 2: 電漿奈米電路中模態之轉換

表面增益拉曼光譜(SERS)是以粗糙的金屬表面或是金屬奈米粒子來增強待測物的拉曼散射，此技術具有相當高的靈敏度且已被廣泛應用，然而真正的SERS機制卻仍有待商榷。因此本論文的第一部分主要研究與比較具有不同的形貌、尺寸和晶面的自組裝金奈米粒子，在作為表面增益拉曼光譜的基材時，其拉曼訊號的相對強弱，並且提出理論假設，從金奈米粒子的近場強度、接觸面積以及不同晶面與苯硫酚分子的鍵結能來解釋實驗上所得到的拉曼散射強度增益值。實驗上發現菱形20面體的金奈米粒子具有最強的SERS訊號，而理論上推演出不同晶面之奈米金粒子的SERS增益值也與實驗數據部分吻合，此研究亦提供了日後選用SERS基材的準則。 另外，為了能夠調控光場與物質之作用，本論文亦研究於電漿奈米電路中設計模態轉換器，利用控制電漿奈米雙線傳輸線上電漿子的相位，來達到被動式或主動式的調控波導模態，進而控制光場之阻抗，未來可用於調控奈米尺度下光和物質間的作用。藉由調控雙線傳輸線之長度或寬度以及環境折射率，其模態轉換器成功地於橫向電波模態(TE mode)或橫向磁波模態(TM mode)之間自由轉換。為了能夠實現模態轉換器以及觀察種種光學現象，本論文中亦建立了自組裝的共軛焦雷射掃描顯微鏡以及近場光學掃描顯微鏡。

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探討取代基對樟腦磺醯胺與脯胺酸縮合之衍生物催化不對稱Michael反應之影響及羰基化合物與硝基苯乙烯之不對稱Michael反應

本論文的研究在探討取代基對樟腦磺醯胺與脯胺酸縮合之衍生物催化異丁醛與硝基苯乙烯進行不對稱Michael 加成反應之影響，若是將磺醯胺基上質子的酸性增強(如催化劑28i)，可以增加其反應性且不需加入添加劑，若是將磺醯胺基上官能基增大(如催化劑28f)，可以增加鏡像選擇性，但反應速率下降；以催化劑28c催化環己酮與硝基苯乙烯進行不對稱Michael加成反應，不須加入添加劑，反應12小時可獲得80%的產率，82%的鏡像超越值及94/6的非鏡像選擇性之結果。

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利用胜肽為基底的新型金屬離子化學偵測器

環境中包括人體內充斥著各式各樣的金屬離子，因此研發新型的金屬離子化學偵測器是目前許多化學家努力研究的領域之一。目前許多化學偵測器是利用有機小分子修飾，而我們藉由Fmoc保護基的固態胜肽合成法，合成出四種以胜肽小分子為基底的β-hairpin衍生物，希望以純天然的小分子量胜肽也能夠開發出新型的化學偵測器。其中Cu2+和Hg2+，會造成此四條胜肽HP7-H2H11、HP7-H4H9、HP7-H2H4H9H11及HP7-H1H12強烈的螢光淬息效應，而其它測試的 (Al3+、Ba2+、Cd2+、Co2+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+、Ni2+、Sr2+、Zn2+) 等金屬離子，並沒有此種明顯的螢光淬息效應。在較高的pH值環境條件下，相較於Hg2+而言，Cu2+展現出更為明顯和強烈的螢光淬息效應。此外，當加入Cu2+和Hg2+時，圓二色光譜儀 (CD) 會展現不同的結構變化，藉此亦可以用於分辨出此兩種金屬離子。在pH 7.5時，Cu2+鍵結在HP7-H2H11、HP7-H4H9、HP7-H2H4H9H11、HP7-H1H12的解離常數，分別是6.7 μM、20.3 μM、6.0 μM、8.1 μM。而Hg2+的結合常數分別是50.3 μM、34.4 μM、29.0 μM、35.9 μM。對HP7-H2H11而言，對Cu2+的偵測極限是0.55 μM，而對Hg2+的偵測極限是0.54 μM。至於對HP7-H4H9而言，對Cu2+的偵測極限是0.79 μM，而對Hg2+的偵測極限是0.97 μM。對HP7-H2H4H9H11來看，對Cu2+的偵測極限是0.68 μM，而對Hg2+的偵測極限是1.34 μM。最後，是將His置於N端和C端的HP7-H1H12，對Cu2+的偵測極限是0.62 μM，而對Hg2+的偵測極限是1.04 μM。根據本篇研究，置換了四個組胺酸 (Histidine) 的HP7-H2H4H9H11對Cu2+淬息效果較為明顯，但結構也較不穩定。置換在靠近N端和C端的HP7-H2H11，雖然對Cu2+淬息效果不如HP7-H2H4H9H11，但是結構改變較小。置換在靠近β-turn的HP7-H4H9，因結構也改變較多，解離常數也較大。最後是置換N端和C端上的HP7-H1H12，對Cu2+、Hg2+淬息效果和其它HP7胜肽不同，Hg2+影響大於Cu2+推測應該是其置換的位置較具有彈性 (flexible)。