推展中心化學組負責協助國內外化學相關研究機構合作及學術交流，支援化學學門與科學推展中心SPEC，也會補助及辦理學術活動，統整學術訊息與進行研究能量統計。歡迎大家透過每年固定於4月、8月、12月推出的工作報告通訊，了解推展中心化學組的工作成果。

A General and Scalable Chiral Surrogate Rotaxane Strategy for Highly Enantioenriched Mechanically Planar Chiral Rotaxanes

Shang-Rui Lee, Yi-Hung Liu, Sheng-Hsien Chiu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2026, 0:e8987942

國立臺灣大學 化學系 邱勝賢教授

手性分子的不同鏡像異構物，可能在化學反應、生物活性與材料特性上呈現截然不同的表現，因此，單一鏡像異構物的高純度製備一直是化學研究的重要課題。有別於由共價骨架所定義的點手性、軸手性或平面手性等傳統手性單元，機械手性源自互鎖組件的方向性及其相對排列─即使環與軸本身均不含傳統手性單元，組裝成輪烷後仍可形成一對不可疊合的鏡像異構物。然而，高鏡像純度機械平面手性輪烷的製備，長期受限於合成立體選擇性不足、結構適用範圍狹窄，以及手性固定相高效液相層析分離效率有限等問題，因而難以充分支援後續的功能研究。

 

本研究提出一套通用、模組化且無須手性固定相高效液相層析的「手性替代輪烷」策略。研究團隊先由含手性輔助基的軸分子與方向性大環形成手性替代輪烷，利用一般矽膠管柱分離其非鏡像異構物(99.9% de)，再透過親核取代移除輔助基，即可在高度立體化學保真度下獲得目標機械平面手性輪烷，並同時回收原手性輔助基。在確認此方法可製備多種高鏡像純度的機械平面手性輪烷(約99.6% ee)後，研究團隊進一步將此策略延伸至共構形機械平面手性[3]輪烷，成功完成其全部三種立體異構物的選擇性合成，立體異構純度均達99.8%。此方法為機械手性分子在不對稱催化、分子辨識及手性光學材料等領域的後續應用，建立了可靠且具擴展性的合成基礎。

Activation-Controlled Structural Integrity in A520 MOF Membranes for Efficient CO₂/N₂ and CO₂/CH₄ Separation

Li-Tang Chi, Li-Wei Hsiao, Chia-Hui Chuang, Dun-Yen Kang*

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2026, 18, 38960–38971

國立臺灣大學 化學工程學系 康敦彥教授

本研究以鋁基金屬有機骨架(metal-organic framework, MOF)A520 為材料，開發出一套晶種二次成長法(secondary growth method)，成功在氧化鋁基板上製備厚度約 3 μm 的高品質多晶 A520 薄膜，並探討活化(activation)處理對薄膜結構與氣體分離性能的影響。 

 

本研究比較了兩種活化方式：(1)直接乾燥以及(2)先以甲醇取代孔道中的水，再進行熱活化。結果發現，若直接加熱去除水分，水的高表面張力會在蒸發過程中產生毛細應力，導致 A520 晶格局部變形。雖然 SEM 顯示兩種薄膜具有相似外觀，但 XRD 可清楚觀察到直接乾燥樣品出現額外繞射峰，證明其晶格已受損。相反地，經甲醇置換後，較低的表面張力可避免乾燥造成的晶格扭曲，使薄膜維持完整的分子篩孔道。以甲醇處理並活化後的 A520 薄膜具有良好的 CO₂/N₂ 與 CO₂/CH₄ 理想選擇率，分別為 71 與 112。在混合氣體分離的測試中，當進料含 20% CO₂ 時，CO₂/N₂ 分離係數更高達 153，超越 2019 年高分子薄膜的效能上限。然而，隨著 CO₂ 濃度提高，A520 薄膜的 CO₂/N₂ 分離選擇性下降，顯示混合氣中的競爭吸附會影響傳輸行為。整體而言，本研究提出了高品質 A520 MOF 薄膜的製備方法，對 MOF薄膜於碳捕捉與工業氣體分離的應用具有重要參考價值。 

Substrate-Controlled Rh(III)-Catalyzed Regioselective Synthesis of Benzimidazole-5-carboxylic Acid with Iodonium Ylide toward Benzimidazole-Fused Isochromenes and Isoquinolines

Yu-Tung Cheng#, Chen-Ting Liao, Ganesh Pawar, Chai-Lin Kao, Chung-Ming Sun*

#鄭禹彤獲得113年度國家科學及技術委員會大專學生研究計畫研究創作獎

J. Org. Chem. 2026, 91, 8727−8736

國立陽明交通大學 應用化學系 孫仲銘特聘教授

稠合芳香雜環在藥物與材料等領域都有許多應用。近年來，過渡金屬催化的合成策略逐漸成為熱門的學術焦點，本實驗室多年來致力於開發快速合成具潛在藥性分子的方法。以帶有孤電子對的金屬導向基團 (directing group)，使其針對特定碳-氫鍵進行選擇性活化，接著與另一砌塊反應，即可建立複雜分子。相對於傳統策略，其優勢在於反應條件簡單，具廣泛官能基耐受性，能高效的擴充類似物分子庫。苯並咪唑 (benzimidazole) 是具強大藥物潛力的含氮雜環，其衍生物表現出抗腫瘤、抗菌等作用。我們以苯並咪唑-5-羧酸 (benzimidazole-5-carboxylic acid) 為起始物，在銠（III）催化劑的作用下，與卡賓 (carbene) 前驅物碘偶極體 (iodonium ylide) 進行反應，合成出同時含有兩種藥性團 (pharmacophore) 的 [4+2] 環加成產物。本研究的特色是使用具兩種導向基團的起始物，藉由取代基的特性，選擇性控制反應途徑而獲得不同產物。當咪唑C2為非芳烴取代時，產生苯並咪唑-異香豆素 (benzimidazole-isocoumarin) 產物；而C2為芳烴取代時，則產生苯並咪唑-異喹啉 (benzimidazole-isoquinolin) 產物。我們的最佳化反應條件對於50餘種結構多樣的底物，包含推、拉電子基團、五員雜環、多環、異原子取代基等，都能有尚可至優異的轉換率。接著透過氧化、還原、醯胺化等衍生合成，進一步拓展本方法的實用性。最後經由氫-氘同位素交換等控制實驗，提出合理的反應機制。

Ming-Chuan Cheng^‡, I-Cheng Tu^‡, Yi-Hung Liu, Dewi Parry, John E. McGrady*,

Shie-Ming Peng, Shao-An Hua*

^‡M.-C.C. and I.-C.T. contributed equally to this work.

Inorg. Chem., 2026, 65, 26, 14617–14632 

國立中正大學 化學暨生物化學系 華紹安助理教授

自旋交叉(Spin Crossover, SCO)是鈷金屬錯合物中常見的電子態轉換現象，指低自旋與高自旋電子組態之間的可逆轉換，其行為受到配體場分裂能與電子成對能之間微妙平衡的控制。金屬串錯合物(Extended Metal Atom Chains, EMACs)及異核金屬串錯合物(Heterometallic EMACs, HEMACs)具有多樣的金屬–金屬與金屬–配體交互作用，為研究自旋態調控與磁性切換提供重要平台。

 

本研究探討以鈷-鈀-鈷(CoPdCo(dpa)₄Cl₂)及鈷-鎳-鈷(CoNiCo(dpa)₄Cl₂)為金屬主幹之異核金屬串錯合物及其單電子氧化產物，並透過變溫單晶X光繞射、固態磁性、順磁電子共振、變溫核磁共振及密度泛函理論(DFT)計算，系統性探討氧化還原狀態與中心金屬種類對自旋態平衡的影響。結果顯示，中性的鈷-鈀-鈷與及鈷-鎳-鈷皆具有末端高自旋Co(II)中心間的反鐵磁耦合，其中鈷-鎳-鈷在特定結晶溶劑下呈現溫度誘導的自旋交叉。單電子氧化後，鈷-鈀-鈷於10−350 K範圍內維持高自旋組態；相較之下，氧化的鈷-鎳-鈷則呈現低自旋與高自旋間的溫度誘導轉換，並獲結構、磁性與光譜結果共同證實。DFT計算進一步指出，中心金屬尺寸及Co−N鍵長所造成的焓–熵平衡是調控自旋態的重要因素。本研究揭示氧化還原狀態、中心金屬置換與分子結構對異核金屬串自旋態及磁性的協同調控作用，期能為異核金屬串分子自旋交叉行為及可調控磁性的設計提供新的分子層次理解。

Selective Growth Tailors Atomic Arrangements of High-Entropy Alloy and Intermetallic Nanocrystals for Enhanced Catalytic Performance

Chia-Ying Wu, Chih-Heng Lee, Jui-Tai Lin, Chun-Wei Chang, Shang-Cheng Lin,

Wei-Hsiang Huang, Chih-Wen Pao, Shan Zhou, Hsin-Yi Tiffany Chen, Tung-Han Yang*

Chem. Mater., 2026, 38, 13, 6323–6338

Electrochemically Induced Structural Evolution to Generate Optimized High-Entropy-Alloy Electrocatalysts for Ethanol Oxidation

Yueh-Chun Hsiao, Hansaem Jang, Chun-Wei Chang, Jui-Tai Lin, Kuan-Fang Lee,

Adrian M. Gardner, Richard J. Potter, Alex R. Neale, Laurence J. Hardwick, Kun-Han Lin, Tung-Han Yang*, Alexander J. Cowan*

Angew. Chem. Int. Ed., 2026, 0:e8871821

國立清華大學 化學工程學系 楊東翰副教授

高熵合金奈米晶體因多元素組成與獨特材料性質，成為新興能源材料，其催化表現與表面原子排列及晶面結構密切相關。第一項研究從合成設計出發，發展選擇性成長策略，突破傳統晶種成長法中產物形貌受晶種晶面與對稱性限制的問題；透過 CO 輔助晶面調控，使同時暴露 {100} 與 {111} 晶面的 cuboctahedral 晶種仍可導向形成特定 {100} 晶面之高熵奈米立方體。密度泛函理論 (DFT) 計算指出，CO 可選擇性穩定 {100} 晶面，與實驗觀察到的立方結構相符。透過調控合成路徑與金屬組成，此策略可形成原子級混合之高熵合金，亦可延伸至有序排列的高熵金屬間化合物，並展現良好氫析出反應活性與穩定性。

 

第二項研究聚焦於高熵合金觸媒在鹼性乙醇氧化反應中的電化學誘發結構演化。結果顯示，電化學循環可使具 {100} 晶面的高熵奈米立方體進行表面重組，形成具平衡 {100}/{110}/{111} 晶面之重度倒角結構。臨場表面增強紅外吸收光譜 (SEIRAS) 與電化學實驗揭示，新生成位點可促進 C–C 鍵斷裂、增進 C1 反應選擇性並完全氧化為 CO₂，同時降低 *HCOO 中間物毒化。機器學習原子勢 (MLIP) 與 DFT 計算進一步說明局部原子重排可調節吸附強度以弱化強吸附雙齒中間體，進而提升催化活性與穩定性。兩項研究分別從合成端與反應端切入，凸顯晶面與原子排列調控對高熵電催化材料設計的重要性。 

Supramolecular ICT modulation in π Extended 2D Azeno Nanosheets for Reversible Fluorescence Sensing of Spermine at the Sub-10 nM Level

Priyanka Rana, Deepak Dabur, Hui-Fen Wu*

Anal.Chem., 2026, 98, 22902−22913

國立中山大學 化學系 吳慧芬特聘教授

食品安全在臺灣是備受重視的議題。2023年臺灣每人平均海鮮產品消費量達31.65 kg，2022年每人每日肉類攝取量達87.5 g，凸顯出食品新鮮度檢測的重要性。食品腐敗過程中，胺基酸會經由酵素作用及微生物脫羧反應轉化為生物胺。其中，存在於肌肉組織中的精胺（SPM），可在食品具有明顯外觀腐敗之前藉由自溶作用釋放。此外，SPM亦可和亞硝酸鹽反應形成具致癌風險的亞硝胺。相較於已有法規限量的組織胺，目前SPM尚無明確法定標準，因此具有重要的食品品質監測價值。  

 

本研究開發以二維Azeno奈米片為基礎的螢光感測平台。材料透過Schiff鹼縮合反應與超音波剝離製備，並於400 nm激發光下產生501 nm強烈的綠色螢光。當SPM與奈米片表面的N–H及C=N位點產生具選擇性與協同作用的氫鍵後，會產生intramolecular charge transfer並增加能隙，進而造成螢光焠滅及藍移，此機制亦獲得Density Functional Theory計算的驗證。該感測器對SPM展現良好選擇性，可有效區分腐胺、屍胺及亞精胺，偵測極限達4.35 nM，線性範圍為5 nM–1 µM。此感測平台已成功應用於人體血清、尿液、雞肉及蝦肉樣品，且可在出現明顯腐敗之前偵測到SPM。對於氣候高溫潮濕，且肉類與海鮮產品消費量高的臺灣而言，此平台具備ppb等級的偵測能力，其偵測下限較現行ppm等級的法規限值低1000倍，可作為傳統實驗室HPLC分析方法之外，更快速的檢測方法。材料在30天內維持良好光穩定性，並可透過酸蒸氣處理進行再生，可至少重複使用9次。結果顯示，此平台具有應用於冷鏈、食品新鮮度監測及生醫診斷的潛力，可提供一種快速、靈敏且可再生的感測策略。

Catalyst-Controlled Divergent Annulation Reactions of Allenoates and Fully Substituted 1,3-Indandione Derived Electron-Deficient Alkenes

Wu-Dong Yu^‡, I-Ting Chen^‡, Ting-Hung Chu, Po-Heng Lin, and Jeng-Liang Han*

^‡W.D.Y. and I.T.C. contributed equally to this work.

J. Org. Chem. 2026, 91, 8390-8949

國立中興大學 化學系 韓政良教授

本實驗室的研究主題著重在有機小分子的催化反應上，本研究發展了一套催化劑控制（catalyst-controlled）的分歧環化（divergent annulation）策略，利用相同的反應底物──聯烯酸酯（allenoates）與四取代1,3-茚二酮衍生電子缺陷烯烴，在不同路易士鹼催化劑作用下，可選擇性地生成兩類不同骨架的化合物。以 DMAP 為催化劑時，反應經由 [4+2] 環化，高效率合成具有四級碳中心的 3,4-二氫-2H-吡喃衍生物；而改用三苯基膦（PPh₃） 時，則可進行少見的 [3+2] 環化，選擇性生成螺環茚二酮（spiroindane-1,3-dione）化合物。此外，當使用 γ-乙烯基聯烯酸酯時，更可進一步完成 連續 [3+2]/[3+2] 環化，快速建構具有雙環骨架的高結構複雜性分子。研究亦透過 DFT 計算闡明催化劑控制反應選擇性的機制，證實 DMAP 與 PPh₃ 分別偏好不同的關鍵反應路徑，因此導致不同產物的形成。本研究提供了一種以簡單催化劑精準調控反應區域選擇性的新策略，不僅拓展了聯烯酸酯的有機催化環化反應，也建立了合成螺環及含氧雜環化合物的高效率方法，對天然物、藥物活性分子及功能性有機分子的合成具有重要應用潛力。

國立嘉義大學 應用化學系 和 高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系

蘇  明  德  教  授 

 

(文章內容版權為蘇明德教授所有，如需引用請聯繫midesu@mail.ncyu.edu.tw)

「砷」的歷史可以追溯到古希臘和古羅馬時代，例如在公元前4世紀的希臘哲學家亞里斯多德的著作中，就已經引用「Arsenikon」這一個詞，也就是今天所稱的〝雄黃〞(As₂S₂)。 「Arsen」在希臘文中是〝雄性〞或衍生有〝強烈〞的意思，這說明當時的希臘人已經知道「砷」的化合物具有強烈的毒性。 西方的化學史學家們一致認為，第1位從〝砷化合物〞中分離出「砷」的人，是13世紀的德國煉金術師阿爾伯特斯‧馬格努斯(Albertus Magnus，1200-1280)。 他把肥皂與〝雌黃〞(As₂S₃)共同加熱，而得到元素「砷」。肥皂是用豬油或牛油與〝氫氧化鈉〞(NaOH)共同熬煮製成的，主要的化學成分是〝高級脂肪酸的鈉鹽〞，像是〝硬脂酸鈉〞、〝棕櫚酸鈉〞等。然而，這些〝高級脂肪酸的鈉鹽〞不可能在與〝砷〞的〝硫化物〞共同加熱後，就能得到元素「砷」。主要還是因為肥皂中有未充分〝皂化〞的豬油或牛油，在受熱形成〝碳〞後，這些〝碳〞可以把含「砷」的硫化物轉變成「砷」的氧化物，最後再經還原而得到元素「砷」。這個方法和中國古代的煉丹家葛洪(283-363)取得元素「砷」的方法是一樣的，馬格努斯比葛洪晚了大約900年，只是葛洪不曉得他所提煉的純質物質是一種元素，即「砷」。

 

「砷」因為危險性高，在環境中的排放必須受到嚴格的監控。除此之外，由於岩石和土壤中的「砷」可以藉由風化及溶解作用進入地下水系統，因此而造成的地下水污染，已經是全球性的環保問題。第1個經過完整記錄的大規模地下水〝砷中毒〞引起的疾病，是發生在近半世紀前台灣的〝烏腳病〞。〝烏腳病〞最初的症狀是在四肢，特別是在腳部出現黑色斑點。這些斑點一開始從白色變成褐色，最後變成黑色，這也正是這個疾病名稱的由來。受感染的四肢會日漸腫脹、跛行，最後潰瘍，截肢往往變成救〝烏腳病〞患者生命的最後方法。 

這本書從倫理觀點探討人工智慧（AI）在生物資訊學與化學資訊學快速發展下所帶來的挑戰。隨著AI廣泛應用於醫療診斷、疾病監測、藥物研發、網路安全及智慧機器人等領域，演算法偏見、資料隱私、可靠性與公平性等挑戰逐漸受到重視。書中從多元角度深入剖析大數據應用的責任與思辯、機器學習倫理，以及交叉驗證等關鍵技術議題。更進一步延伸至臨床實務，探討AI在心理健康照護、臨床醫療和醫學影像應用的倫理考量，評估新科技所帶來的影響。這本書為研究人員、醫療從業者、資料科學家及政策制定者提供兼具理論與實務價值的參考，在推動AI創新的同時，建立負責任且符合倫理規範的應用框架。 

9月是新學期的開始，也是許多同學踏入化學研究與實驗學習的起點，「化學安全」絕對是進入實驗室必須牢記並確實落實的第一要務。實驗是探索科學、驗證理論與累積研究能力的重要過程，但一切都必須建立在「安全第一」的前提上。熟悉化學品特性、正確操作儀器並遵守實驗室安全規範，是每位實驗工作者不可或缺的基本素養。「工欲善其事，必先利其器」，台灣化學學會編撰一系列的《實驗室化學安全教材》列環安衛宣導影片，可協助大家建立正確的化學安全觀念，同時台灣化學學會的【實驗室化學安全叢書】：《化學實驗室基礎安全管理》、《化學實驗技巧安全注意事項》、《化學實驗室儀器設備管理》、《危害化學品使用及管理》、《實驗室化學安全彙輯》開放下載PDF檔案，歡迎提出申請。讓我們在進行每一次的實驗時，都把「化學安全」放在第一位，不只守護自己，也守護身邊的每一位夥伴！

 

歡迎大家繼續透過化學圖書電子報獲得化學新知和研究新發現， 也再次和大家宣傳我們【自然科學及永續研究圖書服務計畫-化學領域】的館際合作服務，當大家在研究中遇到無法獲得的期刊文章、或是無法開啟在電子報中〈書訊補給站〉介紹的專書、〈推薦報導〉的新知，〈臺灣研究新發現〉成果發表的期刊，別忘了「化學中心總圖書室」始終支持您的研究工作，可以提供「零距離、免付費」的館際合作服務，線上提出申請，化學領域的電子期刊、電子書，以及紙本文獻通通都有！化學中心總圖書室會於正常上班時間4小時內回覆(週一~五，09:00-17:00)，歡迎多加利用。

 

工作團隊介紹

邱靜雯教授(主編)，施定男(推薦報導中文導讀撰寫)，

翁雅芳(研究成果蒐集、書訊撰寫)，高瑋(編輯時程及內容規劃、各欄位校稿、數據分析)，劉美足(拍攝、帳務核銷、行政業務)，楊家祥(美編)