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異位紫質衍生物及鐵錯合物反應活性研究

我們已經成功合成出一系列苯環上不同取代基的鹼基碳氮異位紫質分子：2-Aza-5,10,15,20-tetrakis(p-methoxycarbonylphenyl)-21-carbaporphyrin (1)、2-Aza- 5,10,15,20-tetrakis(p-fluorophenyl)-21-carbaporphyrin (2)、2-Aza-5,10,15,20- tetrakis(3,5-difluorophenyl)-21-carbaporphyrin (3)、2-Aza-5,10,15,20-tetrakis(3,4,5- trimeoxyphenyl)-21-carbaporphyrin (4)。該系列鹼基碳氮異位紫質分子因為不同取代基的原因，造成外翻pyrrole碳上的氫(Hα)、環內碳上的氫(Inner C?H)及外圍pyrrole環?碳上氫(H?)的化學位移有顯著的差異。並且由Hammett Plot的結果可推得其推、拉電子能力的關係。 利用上述合成之不同取代基之鹼基碳氮異位紫質分子可進一步製備具有變異性電子環境的碳氮異位紫質鐵金屬錯合物。該系列鐵金屬錯合物分別為二價且為high spin的錯合物FeII(HCTp-COOMePPH)Br (5)、FeII(HCTp-FPPH)Br (6a)、FeII(HCT3,4,5-OMePPH)Br (7)、三價且為low spin的錯合物FeIII(HCTp-COOMePP)Br (8)、FeIII(HCTp-FPP)Br (9)、FeIII(HCT3,4,5-OMePP)Br (10)、氧合high spin錯合物Fe(HCTp-COOMePPO)Br (11)、Fe(HCTp-FPPO)Br (12)、Fe(HCT3,4,5-OMePPO)Br (13)以及Fe(HCTp-FPPC2H2Cl)Br (6b)。由錯合物5與氧氣反應的動力學研究可知其氧化成為錯合物8之反應速率約為1.3 10?3 (1/s)，反應類型為偽一級(pseudo-first-order)反應。由順磁核磁共振光譜所呈現之化學位移可判別中心鐵金屬的電子環境。再者，從單晶結構的鑑定及解析可以確切了解中心金屬鐵與碳氮異位紫質環的鍵結情形。 五配位一氧化氮碳氮異位紫質鐵金屬錯合物FeIII(CTp-COOMePP)NO (14)、FeIII(CTp-FPP)NO (15)及FeIII(CT3,4,5-OMePP)NO (16)可由其相對碳氮異位紫質鐵金屬錯合物與亞硝酸鹽(NaNO2)經由亞硝酸根離子還原反應獲得。在此，我們也利用動力學研究錯合物5與PPNNO2作用所發生的還原反應之反應速率，並且從其Uv-vis光譜的變化得知該反應有一中間產物的生成。該系列之一氧化氮碳氮異位紫質鐵金屬錯合物可從其晶體結構解析與紅外線光譜得知其一氧化氮為直線型且其中心電子結構為{MNO}6。再者，當錯合物14、15及16分別與氧氣反應後可得到氧嵌入鐵碳之間的氧合錯合物FeIII(CTp-COOMePPO)NO (17)、FeIII(CTp-FPPO)NO (18)、FeIII(CT3,4,5-OMePPO)NO (19)。

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利用雙光子顯微術觀察與量化化學增益劑誘使變化在氧化鋅奈米粒子經皮傳輸上

本篇文章目的在於利用雙光子顯微術(TPM)來探討氧化鋅奈米粒子(ZnO NPs)在皮膚上能夠滲透多少以及量化ZnO NPs利用化學增益劑時(如油酸(OA)與乙醇)的滲透增益效應。能夠描述及了解使用了化學增益劑的ZnO NPs在滲透角質層(SC)的經皮傳輸上，能夠用助於設計防曬品的模式。 TPM為一種非侵入性的方式可用在活體上或活體外人類的皮膚的成像，能直接顯現皮膚結構特徵。有研究指出ZnO具有二階非線性光學係數，觀察到ZnO具有二倍頻訊號(SHG)。利用TPM結合裸鼠皮自發螢光以及ZnO的SHG訊號，能夠用來觀察滲透的路徑與測量ZnO使用與未使用化學性增益劑在SC所滲透的深度。由於化學性增益劑的使用誘使改變ZnO NPs在經皮傳輸的一些性質，包含vehicle to the skin partition coefficient (K), the SHG intensity gradient (dI/dz) and the effective diffusion path length (l)，這些將透過三維影像處理來進行理論的分析，評估在裸鼠皮上的效應。 本實驗中，結果指出(1)ZnO加入與未加入增益劑的滲透深度分別為少於40μm與20μm。(2)ZnO沿角質間隙滲透，最後到達較上層的活化表皮層，而沒有到真皮層。(3)關於傳輸性質的增益值能幫助我們了解增益劑是否有效。

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含鈷脂質及黏土修飾電極製備與應用：電催化分解含鹵化合物

有鑑於維生素B12對有機鹵化物的電催化分解潛力，本論文尋求維生素B12結構類似物，以模擬其在分解有機鹵化合物，如2,3-雙溴丁烷、1,2-雙溴丁烷、1,2-雙溴環己烷、和二氯丙酸鈉方面的應用潛力。實驗結果顯示：若以玻璃碳電極對2,3-雙溴丁烷進行還原分解時，須給予-1.6 V vs. SCE的電壓始能達到分解目的，然若在溶液中或在電極上加入含鈷化合物，如(1R,2R)-(-)-1,2-cyclohexanediamino-N-N'-bis(3,5-di-t-butylsalicylidene)Cobalt (IΠ)，則可於較正電位將2,3-雙溴丁烷還原分解成低毒性的產物：烯與溴離子。我們也藉由紅外線吸收光譜與電化學交流阻抗進行分析，其結果均證實含鈷化合物確實具有催化分解有機鹵化物的應用潛力。

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脲酶活性中心之雙鎳擬態化合物合成及其對硫醇類與a, b烯酮類未飽合鍵共軛加成催化反應之研究

本研究係以含苯咪唑或?啶的多牙配位基合成出一系列的鎳錯合物，並利用紅外線、核磁共振、質譜、紫外光-可見光等光譜，以及X-光結構解析等方法，完成一系列鎳錯合物的鑑定。配位著雙(1-甲基苯咪唑-2-甲基)胺三牙基(L1)的鎳錯合物，其鎳金屬中心的配位環境均為八面體的幾何構形，而配位著雙(1-甲基苯咪唑-2-甲基)-10-樟腦磺醯胺配位基(L2)的鎳錯合物則可為四面體、四角錐、或八面體的幾何構形。鍵結著L1或L2配位基的鎳錯合物，其鎳金屬的核數可藉由調控苯咪唑配位基中央氮原子的配位能力來控制；同時，這些鎳錯合物的核數也會隨溫度的變化而有所不同。若鎳金屬錯合物配位著含雙取代苯甲酸根多牙基(L6、L7或L8)，則兩鎳金屬離子會與配位基的苯甲酸根形成W型的鍵結方式，同時每個鎳金屬中心均為八面體的配位環境。尿素分子可以配位至雙取代苯甲酸根錯合物的鎳金屬離子中心。由具尿素配位化合物的順磁性核磁共振氫光譜顯示，尿素分子在溶液中仍配位在鎳金屬離子上。由尿素與鎳金屬離子鍵結的事實，激勵我們以鎳錯合物對硫醇類與烯酮類a, b未飽合鍵進行共軛加成催化反應之研究。在我們的系統中得到了高產率的共軛加成產物，並發現親核基的共軛效應較誘導效應主導共軛加成產率的高低。

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具吲哚環的抗微管蛋白化合物之三維定量構效關係研究-比較分子場分析計算

本論文以??(indole)為核心之微管蛋白聚合抑制劑進行比較分子場分析法(CoMFA)之三維定量構效關係(3S-QSAR)研究。以細胞實驗所得IC50作為活性資料，以Gold進行docking計算取得化合物構形。將42個化合物作為training set計算，得到交叉驗證相關度(q2)為0.62，以此模型預測包含17個化合物之test set，得到預測相關度(r2)為0.71，足以證明此模型深具可信度。此計算模型可以提供三度空間資訊(見下圖)，R3取代位置適合立體阻礙較大取代基；R1、R2與R4位置不適合立體阻礙大之取代基；R5與R6取代位置，部份空間呈現適合立體阻礙大取代基，部分空間則否。關於電荷作用力，R3取代位置適合偏負電荷取代基，R2取代位置有部份空間適合偏負電荷取代基，而部份空間適合偏正電荷取代基，R5取代位置適合偏正電荷，R4取代位置適合偏負電荷，R1與R6無明顯適合電性。關於模型與生物活性(IC50)被討論與分析。依據模型設計兩化合物，預測生物活性(IC50)最高提高10倍。此結果有助於發展以微管蛋白為目標之抗有絲分裂藥物。

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秋水仙鹼類似化合物與微管蛋白複合體之分子動力學模擬：結合能計算

已知秋水仙鹼(colchicines)會與微管蛋白(tubulin)結合而干擾微管蛋白聚合之動力學，同時已有實驗證實此效應具有對抗癌症的效果。我們有興趣在於設計此類作用於秋水仙鹼結合位置(colchicine binding site)更好的藥物分子，在本篇研究中，我們利用全原子(all-atom)的分子動力學模擬方法，針對一些作用在微管蛋白其秋水仙鹼結合位置上的藥物分子研究，同時以MM-PBSA / MM-GBSA方法計算結合能。總共計算秋水仙鹼分子及其13個類似分子，部分分子之能量與已知實驗的抑制活性數值IC50值具有好的相關性。根據首先計算十個化合物的計算結果，我們更進一步設計三個新的藥物分子，此三個新設計分子皆較其他分子有更穩定之結合能。我們分析及討論幾個影響結合能計算之因素，包括: 修改化合物官能基的影響、蛋白質結合位置附近的胺基酸個別對總結合能的貢獻，以及分子間作用力的分析與討論，得到幾個修改官能基的建議包括: (1)官能基R4的位置置換為OH基，此OH基會與胺基酸α179THR產生穩定氫鍵，穩定化合物與微管蛋白的結合。(2)官能基R5的位置修改成具有苯環的酮類官能基，其官能基置換可與胺基酸β352LYS產生氫鍵，同時增加與胺基酸β248LEU之間的凡得瓦作用能，以及促進與β251ASP/β252ASP形成氫鍵。這些結果以及其他分析將有助於未來設計更好的藥物分子。

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含有機催化劑之中孔洞材料的開發及應用

進入21世紀，科技發展使人們可以掌握物質更小的尺寸，到了奈米的時代，在諸多奈米材料中，多孔性材料是目前科學研究及工業技術發展上重要的課題之一。1992年由Mobil Oil公司開發出一系列具有高表面積、高熱穩定性、孔洞大小規則一致及易於調整孔洞大小等優點的M41S系列後，吸引了許多科學家的興趣與重視，奈米材料的專題研究更如雨後春筍般的大量出現。 本實驗站在發展已臻於成熟的奈米材料上，結合有機催化劑，成功發展出連結有機、無機、奈米科技及材料科學的新催化劑，此催化劑不同於以往需利用共價鍵形式將有機物與無機材料產生鍵結，而僅是將有機催化劑關在中孔洞材料內，在發生反應的時候，因為催化劑的自由度更大，因此更接近勻相催化。並利用此催化劑以對-硝基苯甲醛和環己酮作為反應物，催化不對稱醇醛縮和反應。藉由改變溶劑、中孔洞材料及反應條件等，探討對產物鏡像選擇性的影響。最後篩選出利用飽和食鹽水作為反應之最佳溶劑，可達到大於95%的產率以及優越的非鏡像選擇性anti/syn = 95/5 和主產物鏡像超越值91 % ee。亦可利用其非勻相特性，達到催化劑回收重複使用的效果。

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一個秋水仙鹼類似化合物與微管蛋白的對位研究

秋水仙鹼與微管蛋白結合後對於其聚合作用有抑制效果，在實驗上也發現有抗癌細胞分裂的功能，但因為毒性強，所以陸續研究出其它位於相同結合位置的藥物，其中CA-4已進入臨床實驗階段加上具有抗血管增生的活性，讓目前許多科學家都以此結構做藥物設計。在本研究中，我們使用Autodock這套軟體進行小分子在微管蛋白的秋水仙鹼結合位置的計算。首先再現兩個已知的實驗結構(DAMA-colchicine與Podophyllotoxin)，接著進行71個與CA-4結構相似且具有實驗數據IC50的小分子，這些小分子主要是由TMP、indole ring及橋鍵C=O所組成，接出處分為R1-R6。計算結果構型主要分為五種，其中以類似實驗結構POD的構型最多，觀察結合模式環境並參考另一套docking軟體GOLD的凡得瓦能量數據後，推論凡得瓦能量是穩定POD-like構型最主要的作用力，其中在R1、R2、R4有立體障礙的三個位置不適合接大的官能基，在R3、R5、R6位置接大的官能基可增進與蛋白質間的親和力。我們也將POD-like構型的特徵和參考文獻[30]中所觀察到的7點藥效集團比較，相同處共有五項，分別是在TMP上中間OMe的氧和CYS671形成氫鍵以及indole ring 氮上的氫與THR173形成氫鍵，和兩個疏水中心位在TMP與R3官能基，以及一個平面結構，此特徵與indole ring的苯環符合。並以POD-like構型為主要設計方向，分別測試在R1-R6接官能基的結果，發現以R2、R3共環，R4接OH基，R6接巨大官能基會有較穩定的能量，以這些結果進一步設計新的衍生物，希望對於此類的藥物設計有所幫助。

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由教科書內容、學生特質及課堂活動探討我國八年級學生在TIMSS 2003中理化部分之學習表現

本研究以我國5379名八年級學生在TIMSS 2003的測驗結果，分析影響我國學生的理化學習表現之因素。首先從學生在非選擇題的作答情形著手，逐題探討教科書內容及文獻中的迷思概念對其的影響；接著使用Pearson相關分析學生特質與試題答題情形之相關；再以t考驗和單因子變異數分析法，探討學生在不同認知領域的表現，以及課堂活動、性別對於學生在不同類型試題和不同認知領域的表現之影響。研究結果如下：1. 學生作答非選擇題時存有的錯誤概念與文獻中的迷思概念相符。2. 我國學生對「密度」和「平面鏡成像」的理解力不佳。3. 學生對於學習理化的價值觀會影響非選擇題的作答情形。4. 課堂上進行的理化活動會影響學生在不同類型試題的成就表現。5. 我國學生的推理分析能力較差，但不排斥需運用到推理分析能力的題目。6. 課堂上進行的理化活動會影響學生在不同認知領域的成就表現。7. 男女學生在不同類型試題的表現無顯著差異，但男生在非選擇題中空白的情況較多。

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製備金奈米複合載體及利用近紅外光雷射控制其在藥物傳輸之應用

本文是製備包覆多層高分子之金奈米棒（GNRs-MLP）來作為藥物載體。我們將包覆 paclitaxel 的金奈米複合材料載體加入人類乳癌細胞 MCF-7 中，再以近紅外光飛秒雷射照射，會發現細胞的增殖受到藥物抑制，由 MTT assay 結果證實 paclitaxel 也可經由這種機制釋放出來。因此我們認為這種金奈米複合材料載體在藥物傳輸上極具潛力。