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多樣性2-羥基烷酸之不對稱合成的開發研究 : (R)-2-羥基十八烷酸之合成

2-羥基烷酸結構(α-hydroxy acid)及其衍生物被廣泛應用於掌性化學和藥物等方面的研究開發；所以此類型結構的相關衍生物就具有相當高的經濟價值和重要性。 使用D-木糖當作起始物，利用掌性池塘的不對稱合成方法，快速建立主架構，經由Wittig 試劑建立末端具有雙鍵化合物；並使用GrubbsⅡ試劑引進所需長碳鏈，並根據以往實驗室的結果；將其缺點加以改進。本篇主要合成具有2-羥基的單元體，經13步得到目標物2-羥基烷酸結構。

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以碳化金屬有機凝膠結合高分子整體成形管柱固相微萃取兒茶酚胺類化合物

本研究首次以金屬有機凝膠製備之孔洞性碳材(porous carbon derived from metal-organic gels)為碳化金屬有機凝膠(carbonized metal-organic gels, cMOGs) cAl-BDC-NH2結合整體成形高分子製備萃取管柱(cAl-BDC-NH2-polymer monolithic column)，對兒茶酚胺類化合物(catecholamines)進行固相微萃取(solid-phase microextraction分, SPME)。實驗過程中首先以cAl-BDC-NH2混摻於聚甲基丙烯酸酯類整體成形高子(cAl-BDC-NH2-poly(BMA-EDMA))進行萃取參數最佳化，並微胞電層析(micellar electrokinetic capillary chromatography, MEKC)檢測各萃取步驟結果，最後比較金屬有機凝膠未碳化(Al-BDC-NH2-poly(BMA-EDMA))、不同配位官能基(cAl-BDC-poly(BMA-EDMA))、不同金屬中心(cCr-BDC-NH2-poly(BMA-EDMA))及混摻不同整體成形高分子(cAl-BDC-NH2-poly(Sty-DVB))對兒茶酚胺萃取效果差異。結果顯示最佳條件為36% 含量之cAl-BDC-NH2-poly(BMA-EDMA)、5 cm管柱長、pH 7之5 mM磷酸鹽樣品基質、ACN為清洗溶劑及pH 2之40 mM磷酸鹽緩衝液含30%甲醇為脫附溶劑，最佳萃取回收率為50.3%至97.2%。本研究成功製備cMOGs-polymer萃取管柱，並應用於SPME對高極性生物性分析物兒茶酚胺類化合物進行萃取。

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奈米金粒子與銀粒子修飾之有機可溶電活性聚亞醯胺在電化學感測抗壞血酸之比較性研究

本論文主軸為合成新型有機無機複合抗壞血酸(維他命C)電化學感測材料為目標，以電活性聚亞醯胺為有機基材，並利用有機高分子之電活性將無機金屬(金及銀)還原在高分子表面(高分子本身氧化)，利用析出的無機金屬粒子有效提升電活性高分子的電催化能力，並提升其在作為電化學感測材料的敏感度(sensitivity)及選擇性(selectivity)。 首先，以氧化偶合法合成胺基封端苯胺三聚體(amine-capped aniline trimer, ACAT3)及胺基封端苯胺四聚體(amine-capped aniline tetramer, ACAT4)，並利用核磁共振光譜儀(proton nuclear magnetic resonance, 1H-NMR)、傅立葉紅外光譜儀(Fourier transformation infrared spectroscopy, FTIR)及質譜儀(Mass spectroscopy, MS)鑑定並確認其化學結構。 隨後，利用所合成的ACAT3及ACAT4與酸酐進行化學縮和反應(加入acetic anhydride、pyridine)製備出有機可溶的電活性三聚體聚亞醯胺(electroactive trimer polyimide, EPI3)及電活性四聚體聚亞醯胺(electroactive tetramer polyimide, EPI4)，並利用FTIR、膠體滲透層析儀(gel permeation chromatography, GPC)確認所合成的高分子之結構及分子量大小。 在所合成的高分子性質方面，利用黏度計及循環伏安儀(cyclic voltammetry, CV)確認黏度及電活性數值。 在所合成的高分子的有機溶劑溶解度測試方面總共嘗試了六種有機溶劑，其中四種(NMP、DMAc、DMF及DMSO)有較佳的有機溶劑溶解效果。 由於從循環伏安儀的結果發現EPI4有較佳的電活性，因此，選擇EPI4 浸泡入 0.1 mM 的硝酸銀及四氯金酸水溶液，將銀原子及金原子還原在電活性聚亞醯胺的表面，並利用X-光繞射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、穿透式電子顯微鏡(TEM)及熱失重分析儀(TGA)來確認還原的金原子與銀原子的種類及比例，並進一步用循環伏安儀確認金原子及銀原子可有效提升聚亞醯胺EPI4的電活性(電催化能力)。 金/銀原子與電活性聚亞醯胺之間所進行的氧化還原反應亦利用紫外光-可見光吸收光譜儀(UV-visible absorption spectroscopy)做進一步的監控(monitoring)。 在電化學感測應用方面，利用所合成材料應用於修飾碳糊電極在抗壞血酸的感測，其結論分為兩個部分: (1) 在純電活性聚亞醯胺的感測方面，EPI4較 EPI3有較佳的抗壞血酸的電化學感測靈敏度。 (2)具金原子及銀原子的電活性聚亞醯胺比單純電活性聚亞醯胺(EPI4 sensitivity = 21.13 uA/mM)有較佳的抗壞血酸電化學感測靈敏度；其次具金原子的電活性聚亞醯胺(EPI4G-0.1 sensitivity = 58.56 A/mM)比具銀原子的電活性聚亞醯胺(EPI4S-0.1 sensitivity = 24.57 uA/mM)有較佳的抗壞血酸電化學感測靈敏度。研究並以DPV(Differential-Pulse Voltammetry)測試EPI4G-0.1修飾碳糊電極之選擇性，發現可有效將抗壞血酸(AA)與多巴胺(DA)及尿酸(UA)之混合溶液之電位分離。 論文結論: EPI4G-0.1修飾之碳糊電極在作為抗壞血酸的感測上同時具有高靈敏度及高選擇性。

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利用理論計算探討以硼、氮石墨烯支撐的鉑金屬團簇之儲氫能力

本篇論文主要是利用理論計算的方法來研究硼、氮石墨烯支撐的鉑金屬團簇之儲氫能力。經由摻雜硼、氮石墨烯的方法來增加金屬團簇在石墨烯表面之穩定度以及增加其儲氫效果。透過密度泛函理論(DFT)原理計算石墨烯基材以及鉑金屬團簇的結構優化，測試Pt4 團簇與表面鍵結時的鍵結能力。接著進行儲氫吸附效果的探討，在1~8組的氫氣吸附當中，吸附能力經由硼與氮摻雜的介入而增加儲存氫氣的效果，隨著氫氣的數量越多吸附能力也隨之減弱，由化學吸附變為物理吸附。接著利用分子動力學模擬的方法在室溫(300 K)時，討論氫氣吸附在金屬團簇時的運動情形以及在氫氣由化學吸附方式轉為物理吸附時之研究。透過電荷密度差異(charge density difference)與投影態密度圖(PDOS)的方式來證實Pt4 團簇在石墨烯與氫氣吸附以及氫氣由化學吸附開始轉變為物理吸附時所看到的現象。最後，再次利用分子動力學模擬來研究美國能源局(DOE)所給定合適的儲氫範圍在200, 300, 400 K環境，氫氣透過不同溫度條件的控制下的運動情形。

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利用理論計算方法探討O2及C2H4在 Cu32- Au6及Au32- Cu6奈米團簇上的吸附及反應機制

我們利用週期性之密度泛函理論 (Density functional theory, DFT) 的方法來探討乙烯及氧氣在Cu32-Au6 和Au32-Cu6奈米團簇上的吸附及反應機制。對C2H4/M32-M、6、O2/ M32-M、6以及C2H4-O2/ M32-M、6進行吸附結構預測 (M和 M、為Cu , Au) 。計算結果發現吸附的位置有正上方 (top, T) 、橋接 (bridge, B) 、三角形面中心 (hexagonal, h) 、四面形中心 (hollow, H) ，在Cu32-Au6奈米團簇上，O2和C2H4最穩定的吸附能分別為 -2.09和 -0.65 eV，Au32-Cu6奈米團簇為 -0.81和 -1.24 eV。乙烯在Cu32-Au6和Au32-Cu6奈米團簇上的環氧化反應機制的位能曲面圖是使用nudged elastic band (NEB) 方法建構。氧化反應的進行是以Langmuir-Hinshelwood (LH) 機制產生環氧乙烷 (ethylene oxide, EO) 以及乙醛 (acetaldehyde, AA) 。整體反應分成兩個部分： (1) C2H4 + O2 + M32-M、6→環氧乙烷 (ethylene oxide, EO) + O/ M32-M、6，此反應M32-M、6為Cu32-Au6會放熱約 3.31 ~ 3.34 eV，若為Au32-Cu6則會放熱約 2.17 ~ 2.26 eV； (2) C2H4 + O2 + M32-M、6 → 乙醛 (acetaldehyde, AA) + O/ M32- M、6，反應中M32-M、6為Cu32-Au6放熱約為3.76 ~ 4.24 eV，為Au32-Cu6時，放熱約2.19 ~ 2.73 eV。

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利用理論計算探討含氮石墨烯材料對於極性胺基酸之吸附

在本篇論文中，我們應用密度泛函理論研究含氮石墨烯對五種不同極性氨基酸的吸附。我們發現無缺陷的含氮石墨烯（graphitic N）比起純石墨烯(pristine)，確實有些微增加吸附胺基酸的效果，而有缺陷的含氮石墨烯（pyridinic N）對於胺基酸表現出更好的吸附能力，在同樣的缺陷表面上含氮量的增加能更有效的提升對於胺基酸的吸附。 另外，依據不同缺陷，含氮石墨烯也可區分為pyridinic N和pyrrolic N構型，而氫化的有無對於各極性胺基酸的吸附也有所不同。其中，無氫化的pyridinic N缺陷表面比起有氫化的pyridinic N與pyrrolic N兩缺陷表面，顯現出更優異吸附對於各胺基酸，尤其在具咪唑基的組胺酸上表現出最大的吸附能。因缺陷小造成氫化的氮原子會與周遭鄰近未氫化氮原子有電荷轉移的現象，減緩原本明顯極化分布，導致降低吸附胺基酸的效用。 最後，我們也探討了這些官能基出現在邊界的影響，其中，含氮石墨烯pyridinic N邊界表現出對組氨酸與天冬胺酸兩酸鹼極性胺基酸有更佳的吸附較於他者胺基酸。而對於具氫化邊界含氮石墨烯，pyrrolic N對於各種胺基酸的吸附則優於hydrogenated pyridinic N。

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金屬有機骨架於固相微萃取、酵素固定化與生質能源之應用

本論文以探討金屬有機骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)應用在分析化學、生物性催化劑、及生質能源研究，將分成三部分探討。 本研究的第一部分，以離子液體 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([C6mim][BF4])作為溶劑，透過微波聚合單體甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate, BMA)及乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene dimethacrylate, EDMA)製備高分子整體成形管柱(poly(BMA-EDMA) monolith)並混摻數種鋁金屬之MOF，應用在盤尼西林的固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)技術，其中MIL-53-poly(BMA-EDMA)展現顯著萃取效果，在最佳化條件下，此MIL-53-polymer管柱的intra-day、inter-day及column-to-column萃取效率分別介於90.5-95.7% (< 3.5% RSDs)、90.7-97.6% (< 4.2% RSDs)及89.5-93.5% (< 3.4% RSDs)。此外，其偵測極限(limit of detection, LOD)和定量極限(limit of quantification)分別為0.06-0.26 µg L-1 和 0.20-0.87 µg L-1。最後將MIL-53-polymer應用在河水及牛奶實際樣品，經添加標準品進行萃取後分別可得到回收率80.8-90.9% (< 6.7% RSDs)和81.1-100.7% (< 7.1% RSDs)。MIL-53-polymer的高穩定性，顯示其在層析分離和SPME技術方面的可行性。 第二部分中，將胺基酸及豬胰脂肪酶(porcine pancreas lipase)共固定化在MOF-1,4-NDC(Al)材料 (簡稱PP@MOF-1,4-NDC(Al))，作為異相生物性催化劑。MOF的微孔特性可避免脯胺酸(proline)在反應過程中的脫離並增加固定化酵素重複使用之催化活性。此外，胺基酸透過氫鍵與靜電交互作用使得 MOF對PPL的吸附效率提升。此生物性催化劑可成功應用在不對稱碳-碳鍵生成(asymmetric carbon-carbon bond formation)反應並可重複使用數次。 本研究最後一部分， 利用磺酸化的MOF (UiO-66-SO3H)，在離子液體存在下針對大豆油與低碳數醇類進行轉酯化反應。在最佳化的條件下，UiO-66-SO3H40%擁有最高的催化活性，在100oC下反應12小時，產率可達80.5%，Zr oxo團簇和具磺酸化的苯環可作為布朗斯特酸(Brønsted acid)和路易斯酸(Lewis acid)活性部位，提供催化劑的良好催化效果.

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小皮傘骨架合成之研究

本論文研究是利用環戊二烯與掩飾鄰苯醌(masked o-benzoquinones)進行分子間的retro Diels-Alder反應形成雙環[2.2.2]辛烯酮，再以乙腈作為溶劑經波長為306 nm的紫外光燈，進行Norrish Type I反應，脫去羰基進行重排，建立出天然物小皮傘烷骨架。

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小皮傘烷衍生物之合成

本研究成功地利用掩飾鄰苯醌(masked o-benzoquinones)11a-d分別與環戊二烯XXXII的分子間Diels-Alder反應合成出雙環[2.2.2]辛烯酮類化合物12a-d，接著利用波長306 nm紫外光進行光誘導的脫羰基1,3-醯基位移反應(photoinduced decarbonylative 1,3-migration，簡稱PIDM)建立相對應天然物Isovelleral類似物的小皮傘烷骨架之衍生物。

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開發線上樣品前處理技術結合液相層析離子阱質譜儀之非類固醇消炎藥與離子型抗球蟲藥殘留檢驗方法

本研究主要針對動物用藥殘留發展樣品前處理之液相層析質譜儀分析方法。研究主題分為二部分，第一部份研究為利用單一陰離子交換管柱發展創新的線上洗沖溶劑轉換技術，進行線上萃取、分離及分析豬隻血清中9種非類固醇消炎藥物。經由改變移動相之pH值，使藥物因不同pKa造成不同解離度，再加上不同分子間π–π作用力與偶極–偶極作用力的差異，造成與靜相之陰離子交換作用力差異性，得以成功的分離9種非類固醇消炎藥(卡布洛芬、雙氯芬酸、氟尼辛、布洛芬、酮洛芬、甲氯芬那酸、甲芬那酸、尼氟滅酸及托芬那酸)。分析的偵測極限值範圍為0.2–2.5 ng/mL，樣品之同一天內與不同天之分析相對標準偏差值範圍分別為2.1–14.5%及2.8–6.5%，準確度為87.2–99.8%，顯示優越的分析靈敏度、準確度與精密度。真實豬隻血清樣品分析結果為豬隻在注射含氟尼辛與托芬那酸針劑1小時後，氟尼辛與托芬那酸可達到最高濃度，其濃度分別為3480 ± 36 ng/mL 與 431 ± 13 ng/mL，於24小時後氟尼辛與托芬那酸於血清樣品的濃度皆降至20 ng/mL以下，均低於法規最高殘留容許量。 研究主題第二部分為發展陽離子交換固相微萃取管柱線上聯結逆相層析管柱形成二維液相層析質譜儀分析系統，分離分析雞蛋中5種離子型抗球蟲藥。第一維使用陽離子交換管柱是因離子型抗球蟲藥容易結合鈉離子而帶有正電荷能與靜態相進行陽離子交換作用，得於線上予以萃取。第二維則以C18逆相層析管柱進行分離分析5種藥物(拉薩羅、馬杜拉黴素、孟寧素、那寧素及沙利黴素)，其質譜儀的偵測極限值範圍為0.15–0.19 ng/mL，樣品之同一天內與不同天之分析相對標準偏差值分別為3.2–9.7%及3.0–4.9%，準確度為90.0–99.6%，顯示優越的分析靈敏度、準確度與精密度。真實雞蛋樣品為雞隻以馬杜拉黴素投藥一週及停藥一週期間所採集之雞蛋，於停藥第2天後可測試到最高濃度100.1 ng/mL，於停藥第7天後仍可測得濃度為12.2 ng/mL殘留。超出法規中不得檢出之規定。