自20世紀以來人類大量開採石油導致石油的儲量下降，尋找可以替代石油作為原物料或燃料之乾淨能源是非常迫切的。再生能源中未被人們所利用的樹葉、稻稈、碎木片其內部含有細胞壁，而細胞壁是由纖維素、半纖維素、木質素所組成，木質素為苯環化合物所聚合所形成，木質素可以被降解為其他高經濟價值之小分子，因此若能設計合適之催化劑將其降解，便能大量減少對於石油的依賴。
我們設計了一個銅錯合物complex 1在氧氣下與木質素雙體基質進行反應，1的結構為氧、氮、氧配位在銅一價金屬上並與乙腈及氯原子形成雙三角錐之構型，根據實驗結果，銅錯合物在氧氣下對於木質素擁有不同的選擇性並且能夠將木質素雙體基質進行降解。並且在低溫UV之觀測下可以發現銅金屬與氧氣為一比一當量。而藉由NMR分析得到之產物可以發現，木質素雙體基質被降解成苯甲酸及苯甲酯以及其他產物，但其反應效果不佳轉換率(20%-30%)且生成之苯甲酸會與銅金屬配位形成錯合物complex 2故其並非催化反應。由於2之銅氧鍵較1來得更短，故配位能力較原先設計之配位基較強，能把配位基踢開並接在銅金屬身上。
而由Evan’ s method量測生成之錯合物2其磁性可以發現2之磁性為逆鐵磁性。

於自然界之生物酵素中，有許多酵素其機制都與電子之傳遞有關。 藉由模擬酵素中活性中心之配位模式可以了解不同的配位環境中與中心金屬的交互作用及影響。
我們設計了具有醯胺鍵結之配位基，將其配位在銅金屬中心上，研究其自身電子交換的速度以及活化能並算出其電子傳遞所需之重組能量(reorganization energy)。
藉由電化學及變溫之核磁共振線寬實驗可得到半氧化還原電位以及電子交換之反應速率，在根據Marcus Theory 之公式，便可求得其重組能量之大小為0.67 eV，與先前的文獻中銅藍蛋白約0.6 eV相比，其值略高於後者。可能是因為其配位基之配位氧原子其電子供給較銅藍蛋白之氮原子弱造成配位的結構較不穩定，故所需的重組能量也較高。

The exploitation of oil’s has exponentially increased from the industrial revolution in 20’s century. Find a renewable resources as alternatives for oil is unavoidable. The tree leaves, wheat straw, and wood chips have not been taken a good uses. The cell wall of plants are consisted of cellulose, semicellulose and lignin. In particular, lignin is the only known biomass resource made up aromatic rings, which is potential to become the raw material of valuable chemical feedstocks.
In the research, we have synthesized and designed a copper complex 1 to react with dimeric lignin model substrates under the O2. Complex 1 is coordinated by O, N, O atoms and another O to form a distorted Td structure. Based on experimental results, complex 1 can selectively react with dimeric lignin substrates under O2. From a combination of IR、UV and NMR spectra, we suggests that the dimeric lignin substrates was degradation to benzoic acid and benzoate, and others compounds. The conversion of these transformation is moderate to low (20-30%) due to production of benzoic acid that is a stronger ligand than tridentate [O,N,O] ligands that is coordinated to the Cu center.
Based on the EPR spectrum and effective magnetic moment determined by the Evan’s method of complex 2, the electronic structure of complex 2 is best described as weakly antiferromagnetic coupling between CuII centers.

Electron transfer is a vital process for modulating the functions of diverse enzymes. Nature has adopted a transition metal containing cofactors that exhibits optimized coordination environments and oxidation state to exert rapid electron transfer.
In this research, we have synthesized and designed multi-dentate ligands to coordinate on mono-nuclear copper center in order to understand the factors determining self-exchange electron transfer rate as well as the activation energy for reorganization energy.
From the measurements of cyclic voltammetry and variable temperature NMR wide broaden experiments, we have determined the redox potential and rate constant of self-exchange electron transfer, respectively. According to Marcus theory, we can calculate the value of reorganization energy as 0.67 eV which is close to the one observed in blue copper protein (0.6 eV).

目錄
(一)中文摘要 ii
1. Abstract iii
(二)中文摘要 iv
2. Abstract v
目錄 vi
(一)圖目錄 ix
(二)圖目錄 xii
第一章　緒論 1
1-1 石油短缺以及能源危機 1
1-2木質素 4
1 3 銅金屬與氧氣之反應活性 8
1-3-1 pMMO(particulate methane monooxygenase) 9
1-3-2 文獻上研究銅氧錯合物 11
1-3-3 Cu-ZSM-5 15
1-4 研究方向 16
第二章　實驗部分 18
2-1 一般實驗 18
2-2 儀器 18
2-3 藥品 19
2-4 化合物合成與鑑定 20
2-5 木質素基質降解反應 22
第三章　結果與討論 23
3-1 Ligand與雙體基質之設計、合成與光譜 23
3-1-1 化合物L1合成 23
3-1-2 雙體基質KH合成 25
3-2 銅金屬錯合物1之設計、合成、光譜及晶體結構 27
3-2-1 銅金屬錯合物1之光譜 27
3-2-2 銅金屬錯合物1之晶體結構 27
3-3 木質素基質化合物之設計 29
3-4 木質素基質化合物之降解反應 30
3-4-1 錯合物2之晶體結構及磁性量測 31
3-5銅金屬錯合物1與氧氣及KH反應之低溫UV圖 34
3-5-1 TEMPO與KH之反應 37
3-5-2銅金屬錯合物1與TEMPOH之反應 39
3-6銅金屬錯合物1與KH反應之反應機制 40
第四章 結論 44
第五章 參考文獻 45
第六章 附錄 46
研究生物擬態銅錯合物之自身電子傳遞
第一章　緒論 68
1 1 電子傳遞在生物及化學上的重要性 68
1-2 生物體內之電子傳遞 70
1 3 Marcus theory 76
1-4金屬錯合物的電子傳遞 78
1-5研究方向 79
第二章 實驗部分 80
2-1一般實驗 80
2-2 儀器 80
2-3 藥品 81
2-4 化合物合成與鑑定 81
2-5 NMR變溫線寬實驗 84
第三章 結果與討論 85
3-1 Ligand設計、合成及光譜 85
3-1-1: 化合物L1合成 85
3-2 銅金屬錯合物1之設計、合成、光譜及晶體結構 86
3-2-1 銅金屬錯合物1之光譜 86
3-2-2 銅金屬錯合物1之晶體結構 87
3-2-3 銅金屬錯合物2之設計、合成、光譜及晶體結構 88
3-3 銅金屬錯合物3之合成與鑑定 91
3-4 NMR變溫線寬實驗 92
3-5銅金屬錯合物1之循環伏安圖及電化學探討 94
3-6銅金屬錯合物1之重組能量λ的計算 94
第四章 結論 95
第五章 參考文獻 96
第六章 附錄 97

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