國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)最新動態

 

【Grants】 PhosAgro / UNESCO / IUPAC 

Partnership in Green Chemistry for Life

PhosAgro/UNESCO/IUPAC綠色化學夥伴關係計畫為39歲或以下的科學家提供研究補助金，每人最高30,000美元，用於與綠色化學12項原則的創新研究。請青年科學家在2023年6月30日前提出申請。

【Provisional Recommendations】

【Provisional Recommendations】是IUPAC關於術語、命名法則和符號的建議草案，在最终修訂並發表於期刊《Pure and Applied Chemistry》前，IUPAC廣徵大家的意見對 pnictogen bond下定義，截止日期為2023年6月30日。

 

Highly Efficient and Well-Defined Phosphinous Acid-Ligated Pd(II) Precatalysts for Hirao Cross-Coupling Reaction

Li-Hui Hong, Wei-Jung Feng, Wei-Chih Chen, Yu-Chang Chang

Dalton Trans., 2023 09 Mar, Advance Article

靜宜大學 應用化學系 張裕昌助理教授

靜宜大學 應用化學系 陳威智助理教授

在鈀金屬催化的交叉偶合反應中，產物具有多種應用性之催化碳-磷鍵生成的平尾交叉偶合反應(Hirao cross-coupling reaction)一直以來較不受研究者的重視。此反應以往需要較多的催化劑量(大於5 mol%)、須在高溫下長時間加熱才有好的產率、且常須使用反應性佳的溴苯衍生物為親電子性試劑。本研究特點有：(1)可快速得到磷酸化產物、(2)產物具有廣泛的應用性、(3)使用對環境友善的乙醇為溶劑、(4)對反應機構與鹽類添加劑的理解、(5)由本系兩位大學部專題生完成所有的實驗與部分理論計算的文獻。

本研究合成了新型高效率鈀金屬預催化劑Ad₂HOP® PdCl₂¬ PPh₃ (1a)，成功在短時間內進行平尾交叉偶合反應並生成具有廣泛應用性的有機磷化物。本研究還使用了乙二醇穩定鈀催化劑與增加二級氧化磷基異構化為亞磷酸速率的方法，以提高對具有敏感性官能基的溴苯反應物之產率。此外，對反應機構進行了探討。最後我們提出立體障礙大的二級氧化磷基可做為好的配位基前驅物合成1a，小的則可做為催化反應中的磷試劑。本研究對開發高效、環境友好的鈀金屬催化系統具有重要意義，有望在有機合成和其他應用領域中發揮更廣泛的作用。

Solvent-free mechanochemical chlorination of pyrazoles with trichloroisocyanuric acid

Chi-Min Chen, Jia-Xin Chen and Ching Tat To

Green Chem. 2023, 25, 2559-2562

東海大學 化學系 杜澄達助理教授

減少溶劑使用及提高原子經濟是達至綠色化學的有效途徑，例如開發固相/無溶劑反應、以簡單過濾的方法代替管柱層析作為純化步驟等等。本篇研究工作利用球磨機(ball-milling machine)高速震盪的原理，讓反應物與研磨球之間快速碰撞，並且在不使用溶劑的條件下，對各種吡唑(pyrazoles)進行固相的氯化反應，我們亦特別挑選三氯異氰脲酸(trichloroisocyanuric acid)作為氯化劑，除了它的高含氯量可以有效增加反應的原子經濟外，在氯化反應完成後所衍生的聯產物三聚氰酸(cyanuric acid)，由於它在低極性有機溶劑例如二氯甲烷(dichloromethane)裡的溶解度極低，可以透過簡單過濾的方法去除，便能夠在不需要進行管柱層析純化的情況下得到相對應的4-氯吡唑(4-chloropyrazoles)產物。對比在溶劑相裡進行同樣的氯化反應，使用球磨機也有明顯縮短反應時間的優點。

A self-powered multifunctional dressing for active infection prevention and accelerated wound healing

Snigdha Roy Barman , Shuen-Wen Chan, Fu-Cheng Kao, Hsuan-Yu Ho, Imran Khan, Arnab Pal, Chih-Ching Huang, And Zong-Hong Lin

SCIENCE ADVANCES 25 Jan 2023, Vol 9, Issue 4

國立臺灣大學 醫學工程學系 林宗宏教授

因應傷口的複雜化樣態，傷口治療與監控的策略已經有了相當多樣化的發展，研究團隊開發出了基於摩擦奈米發電機（Triboelectric Nanogenerator, TENG）技術的高階智慧敷料，透過兩不同材料間的碰觸與分離，使得接觸介面發生電荷轉移，可將機械能轉化為可利用之電能，作為電刺激與傷口監測的電力來源。整合了TENG自供電模組，研究團隊開發出了數種系統：其中一策略結合敷料上設計的碳纖維電極產生電場可以加速傷口癒合，同時利用溫差觸發敷料上的熱電觸媒產生活性氧物質（如微量H₂O₂），能夠有效抑制傷口細菌並降低傷口感染機率；另一種策略則是在敷料上設計指叉電極以提供特定區域電場，並整合小型化的電性量測模組，使敷料同時達到電刺激效果與傷口癒合監測的功能。研究結果顯示該TENG系統對於傷口的有效性與可行性，未來可將此TENG自供電模組整合到不同形式的乾式敷料或親水性水凝膠敷料，針對一些複雜的靜脈潰瘍、缺血性傷口或蟹足腫等傷口種類，提供了新型的個人化傷口照護方式，此技術也對於穿戴式醫療裝置的開發提供了嶄新的方向。

Photocatalytic Aryl Sulfide Oxidation Using 4-Nitrophenylacetylene-Modified Cu₂O Crystals

Mu-Han Hsieh, Zhe-Hong Su, and Michael H. Huang

ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 9, 11662–11669

國立清華大學 化學系 黃暄益教授

在之前的氧化亞銅多面體的光降解甲基橙實驗中，具{110}晶面的菱形十二面體的活性比具{111}晶面的八面體要好許多，但具{100}晶面的立方體則無光催化活性。光降解實驗本身較無價值，但如能將光照半導體粒子後產生的電子、電洞、超氧自由基和氫氧自由基用於某些有機反應形成新的分子，半導體粒子做為光催化劑就會有更大的價值。另外之前實驗也發現於氧化亞銅多面體表面修飾共軛分子能使電子更有效地傳輸出去，大幅的提升材料的光催化活性。本研究便使用以4-硝基乙炔苯修飾的氧化亞銅菱形十二面體做為光催化劑，水及甲醇作為溶劑，在390 nm藍光照射下以及氧氣環境中催化芳香硫醚的氧化反應。在一連串的控制實驗中測試了溶劑、反應氣體以及溫度的影響後，具4-硝基乙炔苯修飾的氧化亞銅菱形十二面體能使產率由無修飾的58%大幅提升至97%。使用廠商的氧化亞銅粉末則只有17%的產率，說明材料晶面控制的重要性。接著將帶有不同芳香取代基的硫醚作為此反應的起始物，發現大部分的反應都能有不錯的產率及選擇性。最後再藉由一系列的活性物質捕捉實驗以及EPR實驗提出了經由電子形成超氧自由基及電洞參與的反應結構。相對於許多使用金屬有機骨架材料(MOFs)或共價有機骨架材料(COFs)來進行此反應，使用氧化亞銅具有簡單、便宜及反應不過度氧化的極大優點。這實驗說明具表面控制的半導體粒子能成為好的有機反應之催化劑，因此有機與無機材料的結合會有許多的發展前景。

Photoinduced Decarbonylative Rearrangement of Diazabicyclo[2.2.2]Octenones: A Photochemical Approach of Diazabicyclo[4.1.0]heptene Skeleton from Masked  o-Benzoquinone

Bo-Jyun Wun, Yung-Chen Hu, Chu-Yun Chi, and Gary Jing Chuang

J. Org. Chem. 2023, 88, 2, 1235–1244

中原大學 化學系 莊敬教授

由於含氮雜環(azacycles)在藥物以及天然物合成中的重要性，各類型含氮雜環的可說是多年來合成方法學的研究重點，特別是針對5, 6元環的含氮雜環，如吡咯、吡咯烷、吡啶、嘧啶等已有了相當多的成果。而近年來，1,2-二嗪(pyridazine)衍生物的合成引起了廣泛關注，主因為此含有兩個相鄰氮原子的6元環被視為藥物設計中的“最有發展潛力”的雜環結構之一。自然地，對於吡嗪結構多樣性類似物的簡便合成方法對於藥物化學來說具有價值。本篇報導中利用了二氮雜雙環[2.2.2]辛烯酮(diazabicyclo[2.2.2]octenone)作為起始物，進行光誘導的脫羰基1,3-重排(photo-induced decabonylative 1,3-migration)，可以快速的合成具有1,2-二嗪結構之特殊雙環[4.1.0]庚烯類化合物，本反應具備了相當的官能基相容性。而且此方法之照光起始物可簡單以掩飾鄰苯醌之氮雜狄爾斯–阿爾德反應取得。我們相信本合成方法可以作為製備1,2-二嗪類型化合物的一個有效的途徑，並可在藥物合成上有所應用。

Zhang-Rice singlets state formed by two-step oxidation for triggering water oxidation under operando conditions

Chun-Kuo Peng, Yu-Chang Lin, Chao‐Lung Chiang, Zhengxin Qian,

Yu-Cheng Huang, Chung-Li Dong, Jian‐Feng Li, Chien-Te Chen,

Zhiwei Hu, San-Yuan Chen, and Yan-Gu Lin 

Nat. Commun. 2023, 14, 529 

國家同步輻射研究中心 科學研究組 林彥谷博士

水分解製氫過程中的析氧反應(oxygen-evolution reaction)牽涉到多個電子和質子的轉移，使得其反應速度相對緩慢且複雜，進而限制整體水分解反應的進展，並阻礙水電解反應在大規模商業應用上的推廣。近年來，科學家們致力於深入研究電催化析氧觸媒，尤其是探查析氧過程中觸媒的真正活性位點，這對於開發低成本且高效能的電催化觸媒具有重要性。本研究透過臨場同步輻射X光分析技術來解析催化過程中銅基觸媒的變化，並成功捕捉到關鍵的中間態，對反應機制提出了重要見解。研究結果顯示，將氫化氧化亞銅應用於水分解反應中，具有良好的活性和穩定性，在低工作電壓下能夠持續操作100小時以上。此外，通過臨場截掠角X光散射技術、臨場快速掃描X光吸收光譜技術以及臨場軟X光吸收光譜技術的分析，清楚地追蹤了銅觸媒表面結構轉變的過程，揭發出銅基氧化物觸媒的高活性乃來自於由Cu周圍四個氧2p軌道疊加而成的Zhang-Rice自旋單一態。值得一提的是該結構過去在高溫超導領域相當受到關注，卻是在電化學催化領域首次被觀測到，此乃獨步全球的革命性新發現。這項研究不僅發現了局部金屬配位環境對催化活性的影響，還在銅的電子組態中捕捉到真正的活性位點，提出了全新的析氧反應機制路徑，有助於未來的觸媒開發與設計。

Highly Efficient Ternary Near-Infrared Organic Photodetectors for Biometric Monitoring

Bing-Huang Jiang and Chih-Ping Chen

ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 8, 10907–10917

明志科技大學 材料工程系 陳志平教授

分子型有機半導體於有機光感測器(Organic Photodetectors, OPD)之應用，因具備低成本、輕薄、可撓曲等特性，故在物聯網及環境檢測具極佳之表現，而OPD在可見光範圍之感測能力，更是不亞於市售矽基光感測器。受限於窄能隙有機分子之應用開發，加上此類型OPD於負偏壓工作環境，具較大之漏電流，故近紅外(near Infrared (NIR))光吸收之OPD開發具極大之挑戰。團隊於先前研究，利用高分子施體(PffBT4T-2OD)於厚膜(>300nm)，仍能保有極佳載子傳遞之特性，以二元PffBT4T-2OD:富勒烯受體(PC₇₁BM)混摻元件，展示藍光危害OPD之應用(Chem. Engineer. J. (437) 135327)。此研究中，提出三元混摻之概念，導入具NIR吸收材料(IEICO-4F)為第三元材料，以延伸OPD之NIR之特性；一般文獻報導，紅外光吸收小分子，具明顯分子堆疊行為，限制其NIR的OPD之響應。研究中以二元 PffBT4T-2OD:PC₇₁ BM為 host 主動層，將部份的PC₇₁BM置換成IEICO-4F，藉由主動層混摻形態之最適化研究，解析其載子動力行為，在光電特性解析過程，優化IEICO-4F的混摻比例；適量的IEICO-4F導入，可維持原本優異二元OPD特性，並使元件的光響應範圍從800nm延伸至近1000nm左右，於NIR響應區間展現出0.21 A W^-1的響應度(responsivity)。三元OPD的具備優異的暗電流(2.62 nA cm⁻² (@-1V))，於近紅外的探測率(detectivity)達7.2 × 10¹² Jones(@-1V)，其表現不遜於已報導之近紅外光吸收OPD。此外，開發的三元OPD在可見光與近紅外光皆有良好的響應度，與625nm/850nm LED整合，展示簡易脈搏式血氧濃度儀，該儀器之檢測結果與市售儀器相當，這展現出OPD在生物識別監測應用上極具潛力，我們主要提供三元混摻之策略，以guest-host的方式，展示高性能有機紅外光感測之基礎應用研究。

An Elastic Organic Crystal Enables Macroscopic Photoinduced Crystal Elongation

Yu-Shan Chen, Chih-Hsuan Wang, Yu-Hsuan Hu, Chun-Yi David Lu, and Jye-Shane Yang

J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 11, 6024–6028

國立臺灣大學 化學系 楊吉水教授

國立臺灣大學 化學系 陸駿逸教授

一般被認為容易脆裂的有機分子晶體，在某些情況下卻可能具有彈性和塑性。分子晶體受光或熱等刺激表現出彎曲、扭曲、伸長等不同類型的機械形變而不斷裂，造就了有趣的晶體光機械力和熱機械力性質。微觀來說，分子晶體在受到光或熱刺激後，分子結構產生變化，在原有的晶格中會產生機械扭力 (strain)，當此扭力足以讓分子發生構形變化或空間重新排列，便可使晶體產生巨觀的形變。但以光機械力而言，由於光反應之不勻性和光反應可能誘導之巨大結構變化，容易使晶體內部產生的機械扭力累積在局部，致使晶體碎裂解體。這種情形隨著晶體增大，晶體碎裂解體更易發生。

本篇論文報導了第一個毫米等級的棒狀有機晶體，在進行大幅度光機械伸長(21.6%或0.40毫米)時卻不會碎裂的例子。這與該晶體具有高彈性限度有關，亦即該晶體在外力之下，可彎曲成U字形，而在外力釋放後，回復原形。透過與相關的分子晶體結構的比較，我們將上述之機械性質歸因於晶體中分子堆疊上具有構形上的靈活性，且分子間有高度內聚性，使得晶體遭受外部或內部機械力時，能透過分子構形改變轉化成彈力，不會累積扭力而碎裂。因為該分子含有非平面性的五苯荑結構，我們的結果顯示彈性晶體或光化學塑性晶體材料不限於平面性的化合物。

Early-Stage Oligomerization of Prion-like Polypeptides Reveals the Molecular Mechanism of Amyloid-Disrupting Capacity by Proline Residues

Tong-You Lin, Yuan-Wei Ma, and Min-Yeh Tsai

J. Phys. Chem. B 2023, 127, 5, 1074–1088

國立中正大學 化學暨生物化學系  蔡旻燁助理教授

Membrane Protein Modification Modulates Big and Small Extracellular Vesicle Biodistribution and Tumorigenic Potential in Breast Cancers In Vivo

Bryan John Abel Magoling, Anthony Yan-Tang Wu, Yen-Ju Chen,

Wendy Wan-Ting Wong, Steven Ting-Yu Chuo, Hsi-Chien Huang, Yun-Chieh Sung, Hsin Tzu Hsieh, Poya Huang, Kang-Zhang Lee, Kuan-Wei Huang, Ruey-Hwa Chen, Yunching Chen, Charles Pin-Kuang Lai 

Advanced Materials 2023, 35, 13, March 29, 2208966

中央研究院 原子與分子科學研究所 賴品光副研究員

ACS in Focus是美國化學會ACS於2021年開始出版的書系，以淺顯易懂的非學術語言寫成，內容由知名作者撰寫介紹廣泛的新興科學領域，重要的技術與應用，對於職涯的認識，以及商業與工業的科學應用等。Python是一種簡易明瞭的直譯語言，特點是易於編寫而且可於特定應用項目中轉換，易於開發讓Python成為具吸引力的程式語言，也可以應用在廣泛化學領域。在這本書主要讓讀者探索Python在化學數據分析、化學資訊、機器學習和分子模擬方面，從蒐集到的化學問題，使用Python來解決問題。這本書並不是學習Python語言或化學的書，而是讓讀者有能力界定研究問題，從Python來編譯大量數據運算。如果您目前的研究需處理化學數據或模擬，閱讀本書或許能從中找到有效解決問題的靈感。

 

 

隨著國內防疫政策逐步鬆綁，各國取消入境檢測及限制等措施，臺灣各行各業逐漸恢復過往正常生活型態，許多疫情期間停辦或延辦的國內或國際會議也紛紛恢復實體交流，這個月 也有許多不同面向的研討會及徵求學生作品的挑戰賽在進行中。期望未來有更多的國際學者來臺灣參訪，讓化學研究人員的交流可持續運轉，同時帶動臺灣不同領域的化學研究者更頻繁的學術交流，共創彼此合作的機會和激發未來研究的新方向。另外值得一書的是，雖然近年來性別平權教育已經開始深耕，但是社會上對不同性別仍有刻版印象的期待，因此中國化學會女性工作委員會希望透過「吳嘉麗女化學家職涯發展獎助計畫」來支持年輕女化學家，在化學相關職涯的規劃上能有更多的力量繼續前進。

 

當大家學術研究靈感迸發的同時，也再次和大家宣傳，當您找不到所需要的電子期刊或早期紙本文獻時，別忘記「化學中心總圖書室」可以提供「零距離、免付費」的館際合作服務，電子期刊、電子書，以及紙本文獻通通都有！提出申請，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)，請多加利用！！

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