本文总结了本课题组在资源化学领域的研究工作进展，内容涉及到天然资源化合物甾体皂甙元和非天然资源性化合物氟烷基磺酰氟的反应及其在有机合成中的应用。首先介绍了原子经济性地利用甾体皂甙元资源的策略与方法。为解决甾体皂甙元资源在工业利用过程产生的环境污染和资源浪费问题，我们发展了用30%双氧水代替铬酐氧化降解假甾体皂甙元的方法，使“百分之百”利用甾体皂甙元资源的理想成为现实。双氧水与乙酸原地产生的过氧酸直接氧化甾体皂甙元成为孕甾-16,20-二醇类化合物和4R-甲基-5羟基戊酸内酯，通过甾体皂甙元的非正常Baeyer-Villiger反应合成了甾体-16羟基-22-内酯类化合物和3R-甲基-5羟基戊酸内酯。所获甾体中间体和带甲基侧链的双官能团手性试剂被应用于部分甾体药物、昆虫信息素、香料和天然产物的合成中。另外还介绍了利用甾体皂甙元完整骨架合成目标分子的资源性化合物利用策略。本文第二部分内容介绍了氟烷基磺酰氟资源利用的策略和方式。反应共生是我们提高氟烷基磺酰氟资源利用率的新思路，基于共生反应概念，研究了邻二醇环氧化反应、烯烃环氧化反应和碳正离子重排等反应与氟烷基磺酰氟水解反应的共生反应，并且介绍了其合成应用实例。

近年来，亚铜催化的碳杂偶联反应以其高效、低成本和易制备等优点被广泛研究并应用于工业生产，有机合成及生物活性分子的制备中。目前对于这些碳杂偶联反应机理的探究仍然处于探索性阶段。本文主要评述了近年来亚铜催化的碳杂偶联反应机理的研究进展。重点综述近年来研究相对较多，对机理认识较为完善的碳-氮偶联(特别是酰胺类化合物的芳基化过程)，碳氧偶联以及碳硼偶联(不饱和有机化合物的硼化、二硼化反应)机理等方面的进展。最后，基于目前这些机理研究工作的现状，展望了未来机理探究的主要方向。

本文综述了微孔材料和介孔材料负载型金催化剂的制备、表征与应用研究的最新进展，从多孔载体的选择（氧化物、微孔分子筛、介孔氧化物、介孔分子筛和介孔碳材料）、金的最新负载方法（沉积-沉淀法、溶胶-凝胶法、原位法/一步法和化学气相沉积法）与表征及其催化性能（一氧化碳低温氧化、氢气/氧气直接合成过氧化氢、直接合成环氧丙烷和有机物的选择性氧化）等方面详尽地评述了微孔材料和介孔材料负载型金催化剂研究概况。同时，提出了多孔材料负载金催化剂存在的一些问题，并展望了其研究和发展的方向。

金属纳米颗粒由于其独特的光学、电学、化学性质以及各种潜在的应用价值，受到不少研究人员的广泛关注。实现金属纳米粒子尺寸、形貌可控，改善粒子分散性和稳定性，提高产率及纯度已成为具有挑战性的研究课题，不断发展和完善金属纳米粒子的合成方法则显得尤为重要。本文总结了目前制备金属纳米材料的几种化学方法：化学试剂还原法、电化学还原法、辐射还原法等，分类介绍了化学试剂还原法中常用的无机、有机还原剂，以及含氮、磷、羧基、巯基小分子有机化合物以及高分子聚合物等修饰剂并重点总结了其还原和修饰机理。

纳米粒子作为酶固定化的载体，当其具有磁性时，制备的固定化酶易于从反应体系中分离和回收，操作简便；并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向，替代传统的机械搅拌方式，提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中，氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而倍受瞩目。本文对近年来各种氧化铁磁性纳米粒子固定化酶，尤其是固定化脂肪酶和蛋白酶的制备方法及其应用做了较为详细的阐述，对这些氧化铁磁性纳米粒子固定化酶的优缺点和发展前景进行了讨论。

叶酸受体在许多源于上皮组织的恶性肿瘤中高度表达，是目前肿瘤放射性显像研究的一个新的靶点。由于叶酸对于叶酸受体具有很高的亲和性，作为重要的特异性靶向介导分子，^99mTc标记叶酸肿瘤显像剂已成为当前放射性药物的研究热点之一。本文对不同类型的^99mTc标记的叶酸类放射性肿瘤显像剂的研究进展、应用情况和存在的问题进行了评述，探讨了^99mTc标记叶酸显像剂的一般设计方法，并对其未来发展方向进行了展望。

环加成反应可以一步同时构建多个化学键，是目前国内外研究最为活跃的领域之一。相比于传统方法，过渡金属催化的[2+2+2]环加成反应是合成吡啶衍生物的有效手段。本文从反应机理、非手性吡啶化合物合成和手性吡啶化合物合成三个方面阐述了近年来吡啶衍生物的研究情况，涉及Co、Rh、Ru、Fe、Ni、Ti等金属催化体系。

咪唑并吡啶类化合物具有与吲哚、氮杂吲哚等类似的特殊结构和良好的生物活性，在医药和农药工业有着广泛的应用，成为有机化学家和药物化学家的研究热点。咪唑并吡啶类化合物主要有咪唑并[4,5-b]吡啶、咪唑并[4,5-c]吡啶、咪唑并[1,2-a]吡啶和咪唑并[1,5-a]吡啶等4个类型。本文阐述了近年来咪唑并吡啶类化合物的合成研究进展和应用情况，主要介绍了咪唑并[4,5-b]吡啶和咪唑并[4,5-c]吡啶这两类化合物的合成方法和在医药及农药领域的应用。

硝基四唑及其高氮化合物是指分子中含有5-硝基四唑结构的一类高氮化合物，优越的性能和突出的特点使其成为含能材料领域的研究热点之一，在起爆药、推进剂及其燃速催化剂、高能炸药、气体发生剂等领域有着广泛的应用前景。本文对硝基四唑的结构与热分解机理进行了分析介绍；全面系统地综述评价了硝基四唑及其盐类和配合物类衍生物的合成、性能表征与应用前景。根据其成盐阳离子的不同，硝基四唑盐类主要包括碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、胺盐和高氮杂环阳离子盐。根据配位方式的不同，其配合物可分为配阴离子型和配阳离子型。在此基础上，对硝基四唑及其高氮化合物的未来发展及应用提出了展望。

环肽分子通过主链骨架中C=O和N-H形成分子间网络氢键，以β-片层反平行方式堆积可形成中空管状结构。通过控制环肽的结构和尺寸，或修饰具有不同功能的基团，可获得多种结构和性能的肽纳米管。本文综述了环肽分子自组装成纳米管的应用研究成果。首先介绍了带合适疏水性侧链的环肽纳米管在模拟生物跨膜离子通道方面的实验和理论研究进展，重点论及环肽纳米管的结构、极性和侧链的疏水性等对离子通道传输行为的影响以及分子动力学（MD）模拟研究水通道的进展。进而介绍了环肽纳米管用作生物传感器模板，与功能性（如电性、光学性和磁性）纳米材料合成制备生物传感器的实验研究成果，接着介绍了环肽纳米管作为药物或药物载体潜在的应用前景，特别是在某些抗菌和抗感染药物开发设计中的应用以及环肽在不同极性的环境中自组装过程微观机制的MD模拟研究，最后介绍了环肽纳米管作为模板，制备磁性、电性纳米材料方面的实验和理论研究进展。

半纤维素是木质纤维素类生物质中第二大组分，半纤维素的高效、低成本转化是实现木质纤维素类生物质转化工艺实用化的一个技术关键。稀酸水解技术被广泛应用于水解生物质半纤维素，其对半纤维素糖的转化率高，得到的糖可进一步发酵生产燃料乙醇等。半纤维素还可直接水解制低聚糖等功能性食品和糠醛等化工产品。本文综述了半纤维素稀酸水解反应的研究进展。介绍了半纤维素的基本结构特征，解析了稀酸催化半纤维素水解的反应机理及反应网络，评述了半纤维素水解过程中反应条件等对目标产物的影响，并总结了半纤维素稀酸水解动力学模型。在此基础上，对今后半纤维素稀酸水解反应的研究方向与水解产物的利用进行了展望。

本文从正向、反向、同时正向/反向、电子转移活化剂等不同原子转移自由基聚合（ATRP）细乳液引发体系的角度，综述了近年来国内外关于ATRP细乳液聚合的研究进展。在细乳液体系中进行正向ATRP，聚合可控性不理想，反向ATRP相对适合于细乳液体系，其缺点是表面活性剂用量较大。同时正向/反向引发体系的ATRP中催化剂用量大为减少，并且聚合具有良好的可控性；电子转移活化剂（AGET）ATRP是通过电子转移反应来还原过渡金属的氧化态，克服了同时正向/反向ATRP中需要引入自由基引发剂的缺点。

环糊精（CD）与高度支化聚合物都存在空腔结构，若将两者结合起来可构筑出含有两种不同疏水空腔且具有特异物理化学功能的高分子体系，并有望在分子包合与识别、药物控释、基因传输等领域得到新的应用。本文根据高度支化聚合物与环糊精结合方式的不同，从以环糊精为核的高度支化聚合物、外端悬挂环糊精的高度支化聚合物、高度支化聚合物的结构单元与环糊精包合、环糊精与客体分子包合后自组装成高度支化聚合物，以及用功能化的环糊精单体合成超支化聚合物等5个方面对其研究进展进行了总结和评述,并在此基础上展望了该类聚合物的研究方向和发展趋势。

植物环蛋白(cyclotides)是一类植物中富含二硫键、由28-37个氨基酸残基组成的大环蛋白，其分子中含有一个结构独特的环胱氨酸结(cyclic cystine knot, CCK)。由于其独特的结构和广泛的生物活性，如子宫收缩、溶血、抗肿瘤、抗微生物等活性，及其能耐常规的高温、酸解和酶解的稳定结构，可作为多肽药物设计中的模板分子进行结构修饰或活性多肽的载体，而在国际上引起广泛的关注。目前从堇菜科、茜草科和葫芦科约30种植物中发现100多个植物环蛋白，研究主要集中在澳大利亚、瑞典和美国等几个研究组，近年我们也在开展相关研究。本文主要从植物环蛋白的提取、分离、检测与结构鉴定方法，结构与性质，序列的同源性及分类，化学合成与生物合成，生物活性以及应用前景等几个方面介绍植物环蛋白的研究进展。

碳纳米管高分子化是发展高性能的聚合物基纳米功能材料的重要研究方向，本文从“grafting-to”和“grafting-from”两种方式对聚合物接枝碳纳米管的最新进展进行了系统综述。“Grafting-to”方法主要包括羧基衍生反应（酰化、酯化）、加成反应（大分子自由基加成、叠氮环加成）和硫醇偶联反应。“Grafting-from”方法包括普通自由基聚合、可控/活性自由基聚合、离子聚合、开环聚合和逐步聚合反应，其中碳纳米管表面引发活性自由基聚合进一步分为原子转移自由基聚合、氮氧稳定自由基聚合和可逆加成-断链转移聚合。此外，本文还简述了碳纳米管自身的聚合反应，并探讨了目前聚合物修饰碳纳米管所面临的问题和今后的发展方向。

高分子发光二极管（PLED）因其巨大的科学和商业价值而得到了广泛关注，近年来各种新材料的不断开发和深入研究使PLED器件日益走向实用化。高分子电致发光材料的结构设计是新材料开发的灵魂，本文结合我们的工作概述了高分子发光材料结构设计的基本原理和设计要点，详细介绍了单分子结构设计方法及其相关的基本思路和理论，分析了聚集态结构对材料及其器件性能的影响，概括了聚集态结构设计的一些基本方法。最后提出了高分子发光材料结构设计的一般性思路，并展望了其研究和发展方向。

最常用的测试高聚物的分子量和分子量分布的体积排除色谱(SEC)是高效液相色谱 (HPLC)的一个重要分支，HPLC的另一个重要分支是相互作用液相色谱, 它是20世纪90年代开始用于高分子分离和表征的研究领域。相互作用液相色谱可以根据高分子的化学结构（如共混物组成、共聚物组成、端基）来分离，它比SEC 有更高的分离效率。本文介绍了高聚物液相色谱的分离模式，并就高聚物体积排除色谱、相互作用液相色谱、临界液相色谱和全二维液相色谱用于分离和表征高聚物的研究进展进行了较系统的综述，并对该技术目前存在的问题和今后可能的发展前景进行了探讨。

组蛋白是真核细胞中构成染色质内核小体的主要元件，其翻译后修饰蕴藏着组蛋白密码，是表观遗传学的重要内容，影响染色质的结构和功能，进而调控基因表达。组蛋白翻译后修饰形式的鉴定是揭示组蛋白密码的关键，目前质谱技术已经成为分析组蛋白及其翻译后修饰的重要工具。本文综述了组蛋白翻译后修饰鉴定方法的新进展，介绍了基于质谱技术“bottom up”和“top down”的组蛋白分析策略，及CID、ECD和ETD等鉴定组蛋白修饰位点的质谱碎片裂解技术，并结合当前研究进展，评述了质谱技术在组蛋白翻译后修饰谱的鉴定、组蛋白各种变体的测定、以及在生理过程中组蛋白修饰丰度动态变化的定量分析等方面应用的新进展。

短链氯化石蜡作为一类新型持久性有机污染物已经引起全球的关注，我国是氯化石蜡第一大生产国，但对其研究还处于起步阶段。氯化石蜡组成特别复杂，其定量分析面临巨大的挑战，已成为对氯化石蜡环境存在现状、降解途径以及毒性等进一步研究的瓶颈问题。本文从环境样品的制备、净化、仪器分析以及质量保证4个方面对国际上短链氯化石蜡分析方法的研究进行了评述，针对短链氯化石蜡的分析方法同样适用于中链氯化石蜡。

从近20年二次有机气溶胶形成机制的研究成果可发现，挥发性和半挥发性有机物转化为二次有机气溶胶的主要物理化学过程可概述为光化学氧化机制、成核过程、凝结和气/粒分配机制以及非均相反应机制。本文系统总结了这些物理化学反应的发生过程及其影响因素，重点阐述了异戊二烯和甲苯同系物的光氧化机制，总结了二次有机气溶胶气/粒分配的两种理论——吸收机制和吸附机制，评述了发生在颗粒相上的非均相反应对二次有机气溶胶形成的重要作用。最后，对二次有机气溶胶形成机制研究的发展方向进行了展望。

NDMA（二甲基亚硝胺）是在地表水和消毒后的饮用水中新检测到的强致癌污染物，研究其去除方法对保护公众健康和发展安全的水工业具有重要的现实意义。本文综述了NDMA的去除方法，分析了挥发﹑汽提﹑吸附﹑反渗透﹑生物处理﹑金属催化还原﹑UV处理﹑自然光解和二氧化钛光催化方法的优缺点，并探讨了该领域的研究方向，旨在为解决地表水和饮用水中的亚硝胺污染问题开发高效、实用的方法和途径提供新的思路。

Caco-2 细胞来源于人类结肠癌细胞，其单层细胞模型常用于体外模拟肠道上皮细胞转运与吸收外源性物质的研究，并被广泛地应用于毒理学研究等方面。本文简要介绍了Caco-2 单层细胞模型的培养、细胞特性及常用功能指标；详细综述了环境毒害污染物在Caco-2细胞中转运与吸收机制以及污染物细胞毒性对其转运与吸收的影响，并对Caco-2 单层细胞模型在环境毒害污染物的人体健康风险评估中的应用进行了展望。

在微生物燃料电池（MFC）的基础上发展而来的微生物电解电池（MEC）为生物制氢提供了一种全新的方法。本文综述了自2005年MEC发明以来取得的研究进展。简要介绍了MEC制氢的基本原理和系统的评价参数；比较了不同MEC系统结构和电极材料对体系产氢效能的影响;讨论了MEC制氢实际应用中存在问题和限制因素;提出了MEC制氢今后的研究思路和发展趋势;展望了MEC在利用生物质制氢和有机废水资源化利用中的应用前景。

生物乙醇近年来得到蓬勃发展，由乙醇制备低碳烯烃得到广泛关注。本文综述了近年来在乙醇制低碳烯烃领域ZSM-5催化剂的研究进展，介绍了经过金属或磷改性后的催化剂能够改善催化剂的性能，表现为降低催化剂表面酸量，调节酸强度，抑制芳构化和氢转移反应的发生。与未改性分子筛催化剂相比，改性后的催化剂能够显著提高催化剂的活性和乙醇转化产物中低碳烯烃的选择性，同时延长了催化剂的使用寿命。讨论了影响反应的一些因素和该反应的可能机理；展望了催化剂在乙醇制低碳烯烃中的发展方向，指出由乙醇制低碳烯烃是传统石脑油裂解的一条可替代途径。

本文对抗凝血材料的研究进展进行了综述，着重介绍了血栓形成及凝血机理、提高生物材料表面抗凝血性能的改性材料和改性技术、抗凝血材料的表征等几方面的内容；分析了当前抗凝血材料研究中存在的问题，并对今后从分子水平上设计新型抗凝血材料进行了展望。