化学进展

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2012年11月第24卷第11期目次

化学进展. 2012, 24(11): 0-0.

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. 2012年11月第24卷第11期目次[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 0-0.

综述与评论

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二次阳极氧化技术的理论依据及其局限性

朱绪飞, 韩华, 戚卫星, 路超, 蒋龙飞, 段文强

化学进展. 2012, 24(11): 2073-2086.

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朱绪飞, 韩华, 戚卫星, 路超, 蒋龙飞, 段文强. 二次阳极氧化技术的理论依据及其局限性[J]. 化学进展.

Zhu Xufei, Han Hua, Qi Weixing, Lu Chao, Jiang Longfei, Duan Wenqiang. Theoretical Foundation and Limitation of Two-Step Anodizing Technology[J]. Progress in Chemistry.

二次阳极氧化技术在多孔阳极氧化铝和氧化钛纳米管的制备过程中得到广泛应用,但其理论依据还不清楚。本文详细综述了二次阳极氧化和预压印技术的由来及其理论依据,阐明了二次阳极氧化过程中传统“场致助溶”理论无法解释的实验事实,分析了二次阳极氧化和预压印技术在多孔阳极氧化铝制备中的局限性和前提条件,并用氧气气泡模型对文献中报道的一些特殊孔道的形成机制进行了诠释,揭示了气泡模具和氧化物的黏性流动对圆柱形、规则有序孔道的形成的重要影响,展望了电子电流和氧气气泡模具对多孔氧化铝、氧化钛纳米管的制备和结构调控的指导作用。本综述对阳极氧化钛纳米管的制备和机理的深入研究,促进其在光催化和太阳能电池领域的应用有重要的意义。
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抗结冰涂层: 从表面化学到功能化表面

李辉, 赵蕴慧, 袁晓燕

化学进展. 2012, 24(11): 2087-2096.

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李辉, 赵蕴慧, 袁晓燕. 抗结冰涂层: 从表面化学到功能化表面[J]. 化学进展.

Li Hui, Zhao Yunhui, Yuan Xiaoyan. Anti-Icing Coatings: From Surface Chemistry to Functional Surfaces[J]. Progress in Chemistry.

在交通运输、航空航天、电力通信等诸多领域,结冰给人类和社会带来很大危害和安全隐患。现有的抗结冰方法如机械除冰、加热除冰以及喷洒化学试剂等虽然有效,但是存在耗能大和环境污染等问题。在基体表面涂装具有抗结冰性能的功能涂层被认为是一种必要的切实有效的方法,近年来备受关注。本文在介绍了涂层抗结冰原理及基体表面结冰影响因素的基础上,详细综述了近年来各类抗结冰涂层取得的研究成果,主要包括牺牲性涂层、疏冰涂层和超疏水涂层。重点介绍了制备抗结冰涂层所用的材料及方法,并分析了各种抗结冰涂层的优缺点,指出了抗结冰涂层目前存在的问题,最后对抗结冰涂层的发展趋势进行了分析和展望。
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气相自由基反应动力学的光电离质谱研究

储根柏, 陈军, 刘付轶^*, 盛六四^*

化学进展. 2012, 24(11): 2097-2105.

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储根柏, 陈军, 刘付轶^*, 盛六四^*. 气相自由基反应动力学的光电离质谱研究[J]. 化学进展.

Chu Genbai, Chen Jun, Liu Fuyi, Sheng Liusi. Kinetics of Gas-Phase Radical Reactions Using Photoionization Mass Spectrometry with Synchrotron Source[J]. Progress in Chemistry.

气相自由基能与各种气体发生快速反应,在大气化学、燃烧化学和星际化学等重要的化学过程中起着关键性的催化作用。许多实验方法(例如荧光法和吸收法)已经用于研究气相自由基反应动力学过程,并取得许多重要的成果,但这些技术局限于探测小分子自由基反应。流动管反应器和闪光光解结合光电离质谱的实验技术以其通用性、多重探测性、选择性和灵敏性等多种优势,成为研究气相自由基反应的主要实验方法。本文介绍利用高通量、高分辨、连续可调的同步辐射光电离质谱开展多种自由基反应研究所取得的一些独创性的成果。另外,该技术具有独有的时间分辨、能量分辨和异构体分辨的能力,能够广泛用于大气化学、燃烧化学和星际化学中一些重要的气相自由基(如烷氧自由基、烃类自由基等)反应宏观动力学过程的研究。
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有机高分子/无机半导体杂化太阳能电池的发展现状与展望

张会京, 侯信^*

化学进展. 2012, 24(11): 2106-2115.

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张会京, 侯信^*. 有机高分子/无机半导体杂化太阳能电池的发展现状与展望[J]. 化学进展.

Zhang Huijing, Hou Xin. Development of Organic Polymer/Inorganic Semiconductor Hybrid Solar Cells[J]. Progress in Chemistry.

有机高分子/无机半导体杂化太阳能电池是一类以共轭聚合物和无机半导体材料的复合材料为主要原料制备的太阳能电池。本文详细论述了杂化太阳能电池的工作原理,并根据其工作原理分析了影响杂化太阳能电池效率的影响因素,包括给体材料的选择、异质结形态、光敏层厚度、无机半导体的选择与表面改性及电池的退火处理等,并从各个影响因素的角度对杂化太阳能电池的发展进行了讨论,最后从共轭聚合物的角度对杂化太阳能电池的发展做出了展望,指出想要进一步提高杂化太阳能电池的效率,未来应该在对已知共轭聚合物进行改性或合成新的共轭聚合物上投入更多的精力.
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TiO₂光催化还原CO₂

王会香, 姜东, 吴东, 李德宝, 孙予罕

化学进展. 2012, 24(11): 2116-2123.

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王会香, 姜东, 吴东, 李德宝, 孙予罕. TiO₂光催化还原CO₂[J]. 化学进展.

Wang Huixiang, Jiang Dong, Wu Dong, Li Debao, Sun Yuhan. Photocatalytic Reduction of CO₂ on TiO₂ Catalysts[J]. Progress in Chemistry.

光催化还原CO₂技术在CO₂的治理与利用方面有着潜在的应用价值和良好的开发前景。该文简要综述了近年来用于光催化还原CO₂反应的TiO₂光催化剂材料,包括纯TiO₂催化剂、负载型TiO₂催化剂、金属改性TiO₂催化剂、半导体复合TiO₂催化剂和有机光敏化TiO₂催化剂等,并介绍了各类催化剂光催化还原CO₂的反应性能。
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可见光响应型Bi₂WO₆光催化剂

冯妍, 吴青松, 张国英^*, 孙亚秋

化学进展. 2012, 24(11): 2124-2131.

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冯妍, 吴青松, 张国英^*, 孙亚秋. 可见光响应型Bi₂WO₆光催化剂[J]. 化学进展.

Feng Yan, Wu Qingsong, Zhang Guoying, Sun yaqiu. Visible-Light Responsed Bi₂WO₆ Photocatalysts[J]. Progress in Chemistry.

Bi₂WO₆作为一种新型半导体光催化剂,具有较窄的带隙宽度和特殊的层状结构,因而显示出良好的可见光催化性能。本文综述了围绕提高Bi₂WO₆的光催化活性和实用性而开展的相关研究成果,包括:纳米结构Bi₂WO₆材料;分级超结构Bi₂WO₆材料;Bi₂WO₆光催化剂的系列修饰改性,如金属氧化物复合、碳烯和金属单质的表面沉积,以及金属离子和非金属离子的掺杂等。此外,还从回收角度综述了Bi₂WO₆的固定化技术。最后对Bi₂WO₆光催化剂的发展趋势进行了展望,强调对Bi₂WO₆进行带隙调控,并加强对其异质结构界面状态的研究,通过理论计算可深入理解光催化机制,以从制备入手指导现有催化剂的改良和设计新型光催化剂。
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锂离子电池负极材料SnO₂的形貌调控合成

王亚丽^*, 于晶, 李榕, 甄强^*

化学进展. 2012, 24(11): 2132-2142.

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王亚丽^*, 于晶, 李榕, 甄强^*. 锂离子电池负极材料SnO₂的形貌调控合成[J]. 化学进展.

Wang Yali, Yu Jing, Li Rong, Zhen Qiang. Morphology-Controlled Synthesis of SnO₂ as Lithium Ion Batteries Anode Materials[J]. Progress in Chemistry.

SnO₂是一种重要的宽禁带半导体材料,由于具有较高的理论容量,将其作为锂离子电池的负极材料有广阔的应用前景。材料的微观形貌对其物理化学性能有重要的影响作用,因此近年来大量的研究工作围绕SnO₂的形貌调控合成开展。本文综述了作为锂离子电池负极材料SnO₂的各种形貌的调控合成,如颗粒状、片状、一维、空壳、分级结构等,以及其形貌对电化学性能的影响,分析总结了各种形貌对其电化学性能的影响规律以及形貌调控的发展趋势。
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磁性金属纳米管的制备、形成机理及潜在应用

李祥子, 魏先文

化学进展. 2012, 24(11): 2143-2157.

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李祥子, 魏先文. 磁性金属纳米管的制备、形成机理及潜在应用[J]. 化学进展.

Li Xiangzi, Wei Xianwen. Fabrication, Formation Mechanisms and Potential Applications of Magnetic Metal Nanotubes[J]. Progress in Chemistry.

磁性金属纳米管因其独特的中空结构和优异的催化、磁性及易修饰等性能,逐步发展成为一类重要的功能纳米材料,受到国内外研究人员的广泛关注。本文综述了近年来模板法制备磁性金属纳米管的主要技术,如电沉积、化学沉积、湿模板、原子沉积及水热合成等,重点阐述了硬模板法制备磁性金属纳米管的特殊策略,并针对不同制备策略下的磁性金属纳米管形成机理进行了评述。另外,对硬模板法合成磁性金属纳米管建立了一个机理模型,分别从基底性能、成核环境、生长环境三方面对磁性纳米管的形成机理进行了探讨。最后简单介绍了磁性金属纳米管的性能及潜在应用,并展望了该领域的发展趋势。
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新型碳纳米材料在电化学中的应用

冯晓苗, 李瑞梅, 杨晓燕, 侯文华

化学进展. 2012, 24(11): 2158-2166.

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冯晓苗, 李瑞梅, 杨晓燕, 侯文华. 新型碳纳米材料在电化学中的应用[J]. 化学进展.

Feng Xiaomiao, Li Ruimei, Yang Xiaoyan, Hou Wenhua. Application of Novel Carbon Nanomaterials to Electrochemistry[J]. Progress in Chemistry.

由于碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能而被人们广泛研究,特别是对于具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯更是研究的热点。这些新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性,被广泛地应用于诸多领域,特别是在电化学领域中显示出其独特的优势。本文主要阐述了碳纳米材料在电化学领域包括生物传感器、超级电容器和燃料电池中的应用。碳纳米材料由于高的比表面积和其较好的生物相容性,在生物电催化反应中起着重要作用,能够提高酶的直接电子传递速率,因而基于碳纳米材料构建的生物传感器灵敏度高、线性范围宽、重复性和稳定性能好。碳纳米材料是超级电容器研究最早和最成熟的一种,由其制备的超级电容器循环稳定性好,再通过和一些赝电容型电极材料复合,可使其比电容得到提高。另外,碳纳米材料作为燃料电池中的催化剂,能够提高燃料电池的能量密度、燃料利用率和抗中毒能力。
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含氮杂环化合物萃取分离三价锕系与镧系元素

盘登芳, 叶钢, 王芳, 陈靖^*

化学进展. 2012, 24(11): 2167-2176.

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盘登芳, 叶钢, 王芳, 陈靖^*. 含氮杂环化合物萃取分离三价锕系与镧系元素[J]. 化学进展.

Pan Dengfang, Ye Gang, Wang Fang, Chen Jing. Trivalent Actinides/Lanthanides Separation by Nitrogen Heterocyclic Ligands[J]. Progress in Chemistry.

乏燃料后处理中的三价锕系和镧系元素分离是“分离-嬗变”过程的主要环节,对于建立先进核燃料循环具有重要意义。然而,三价锕系和镧系元素结构与性质非常相似,实现二者的分离一直都是分离科学研究领域的难题。溶剂萃取法是三价锕系和镧系元素分离的基本方法之一,而运用含硫、氮等软配位原子的萃取剂则是实现分离的关键。在众多的萃取剂中,含氮杂环化合物因其优良的萃取分离能力,同时符合CHON原则而利于实现废物最小化,近年来引起了广泛的研究兴趣。本文综述了国内外研究报道的典型含氮杂环类三价锕系和镧系元素分离萃取剂,包括三联吡啶、TPTZ、BTP、BTBP以及以TPEN为代表的氮杂环取代胺类萃取剂,对其分离能力、稳定性等性能进行了比较,对萃取机理以及影响其萃取能力的因素等亦进行了说明,并对萃取剂的后续设计、改进提出了参考性建议。
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过渡金属催化芳香化合物三氟甲基化反应

戚自松, 董亚丽, 李亚明^*, 段春迎^*

化学进展. 2012, 24(11): 2177-2186.

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戚自松, 董亚丽, 李亚明^*, 段春迎^*. 过渡金属催化芳香化合物三氟甲基化反应[J]. 化学进展.

Qi Zisong, Dong Yali, Li Yaming, Duan Chunying. Transition Metal-Catalyzed Trifluoromethylation Reaction of Aromatic Compounds[J]. Progress in Chemistry.

近年来,过渡金属催化芳香化合物三氟甲基化反应迅速发展,底物适用范围不断扩展,新方法、新型三氟甲基化试剂的应用也不断涌现。本文综述了近年来过渡金属催化芳香化合物三氟甲基化的最新研究进展,包括卤代芳香化合物的三氟甲基化,芳香硼酸的三氟甲基化和芳烃C—H活化三氟甲基化反应。此外,对过渡金属催化三氟甲基化反应中涉及的机理也进行了详细地讨论。
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两性离子聚合物的生物应用

刘红艳, 周健^*

化学进展. 2012, 24(11): 2187-2197.

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刘红艳, 周健^*. 两性离子聚合物的生物应用[J]. 化学进展.

Liu Hongyan, Zhou Jian. Biological Applications of Zwitterionic Polymers[J]. Progress in Chemistry.

两性离子聚合物具有亲水的阴、阳离子基团,能够高度水化从而具有独特的抗生物污染性能,即能够阻抗非特异性蛋白质的吸附、细菌黏附和生物膜的形成,这种特性使得此类材料在生物医学等相关领域得到越来越多的应用。本文概略介绍了现有两性离子聚合物的抗生物污染机理——空间排斥效应和水化理论。基于抗生物污染性质,两性离子聚合物可用于防污涂层、抗菌涂层、抗凝血材料、生物医学诊断、药物传输、基因传递载体、分离膜以及船体涂料中。本文综述了两性离子聚合物的应用进展,分析了当前研究中需要解决的问题以及发展趋势,并展望了其应用前景。
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刺激响应型功能聚合物的合成及应用

尤树森, 杨万泰, 尹梅贞^*

化学进展. 2012, 24(11): 2198-2211.

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尤树森, 杨万泰, 尹梅贞^*. 刺激响应型功能聚合物的合成及应用[J]. 化学进展.

You Shusen, Yang Wantai, Yin Meizhen. Synthesis and Applications of Stimulus-Responsive Functional Polymers[J]. Progress in Chemistry.

刺激响应型聚合物是一类功能性聚合物,它在药物控制释放、基因载体、纳米粒子以及纳米反应器等众多领域具有广阔的应用前景,因此引起了越来越多科学工作者的关注。刺激响应型聚合物多为双亲性聚合物,可通过自组装的方式得到形态各异的聚集体,如胶束、囊泡等。在受到某些外界环境刺激时,它们会产生特异性响应,尤其是功能性聚合物嵌段会发生相应的变化,从而引起整个聚合物结构的相转变和体积相转变。根据环境刺激种类的不同,刺激响应型聚合物可以分成不同类型,本文主要介绍了pH、温度、光、分子、电化学和手性等响应型聚合物,并概括了它们的结构特点以及不同的合成方法,简单说明了它们具有刺激响应功能的作用机理,阐述了结构与性能的联系。另外,还介绍了它们的潜在应用,并对此类聚合物的发展前景作了展望。
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壳聚糖及其衍生物对重金属离子的吸附

胡惠媛, 朱虹^*

化学进展. 2012, 24(11): 2212-2223.

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胡惠媛, 朱虹^*. 壳聚糖及其衍生物对重金属离子的吸附[J]. 化学进展.

Hu Huiyuan, Zhu Hong. Adsorption of Heavy Metal Ions by Chitosan and Its Derivatives[J]. Progress in Chemistry.

壳聚糖的结构中含有大量的—NH₂和—OH,因此其对重金属离子有优良的吸附作用。但是作为天然高分子物质,壳聚糖的吸附性能又受到其自身物理形态、原料来源、脱乙酰度及体系pH值的影响,因此,对其进行物理和化学改性是提高壳聚糖吸附性能、扩大应用范围的必要手段。本文综述了壳聚糖的改性方法及其衍生物对重金属离子吸附作用的研究进展,并对其在重金属污染废水处理方面的前景作了展望。
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基于高选择性氟液相传感膜的离子传感器

黄美荣, 丁永波, 施凤英, 李新贵

化学进展. 2012, 24(11): 2224-2233.

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黄美荣, 丁永波, 施凤英, 李新贵. 基于高选择性氟液相传感膜的离子传感器[J]. 化学进展.

Huang Meirong, Ding Yongbo, Shi Fengying, Li Xingui. Ion Sensor Based on Fluorous Liquid Phase Sensing Membrane with High Selectivity[J]. Progress in Chemistry.

本文基于国外最新研究工作,系统总结了电位型传感器中的一种新型传感膜——氟液相传感膜。对构成氟液相传感膜的所有组分:氟溶剂、溶解在氟溶剂中的亲氟离子交换剂和亲氟离子载体以及对氟溶剂起支撑作用的惰性微孔支撑膜等进行了全面归纳,重点讨论了这4种因素对传感器性能的影响。指出目前使用的亲氟离子交换剂分子和亲氟离子载体分子均含有2—8根链长为6—10的全氟碳链。氟液相传感膜具有优于传统PVC膜的检测下限,其中通过三维有序大孔碳以固体接触方式构建的氟液相传感膜电位传感器对Ag⁺的探测下限可达3.8×10^-11 mol/L。氟液相传感膜还具有十分出色的选择性,无任何离子载体的空白氟液相传感膜的选择系数对数值log K_i,J^pot的跨越宽度达16—18,比无载体的PVC膜宽8个数量级。这类全新的氟液相传感膜构建的电位型离子传感器将以其独特的优势在环境监测、食品卫生,尤其是在医疗诊断、生物物质检测中展示出不可替代的作用。
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量子点给药载体研究进展

杨嬅嬿, 熊焕明^*, 余绍宁^*

化学进展. 2012, 24(11): 2234-2246.

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杨嬅嬿, 熊焕明^*, 余绍宁^*. 量子点给药载体研究进展[J]. 化学进展.

Yang Huayan, Xiong Huanming, Yu Shaoning. Quantum Dots-Based Drug Delivery System[J]. Progress in Chemistry.

量子点因其优良的发光性质,易于修饰的表面结构,在化学、医学和材料等研究领域显示了极其广阔的应用前景,受到科研工作者越来越多的关注。本文介绍了量子点的独特光学性质、制备方法、水溶性修饰和量子点与生物分子的偶联,重点讨论了量子点作为给药载体和给药载体标记物,以及以量子点为平台建立的多功能纳米给药体系的近年研究进展,阐述了当前研究中的主要发展方向和仍需解决的问题。
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基于生物功能化纳米DNA探针及其传感策略

董海峰, 张学记^*

化学进展. 2012, 24(11): 2247-2254.

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董海峰, 张学记^*. 基于生物功能化纳米DNA探针及其传感策略[J]. 化学进展.

Dong Haifeng, Zhang Xueji. DNA Biosensors Based on Functional Nanoprobes[J]. Progress in Chemistry.

随着人类基因组计划的完成和功能基因研究的深入,基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别,能对基因片段实现持续、快速、灵敏和选择性检测的新方法,近年来发展非常迅速。纳米材料由于具有独特物理化学性质、良好的生物相容性、优越的机械性能及表面易于生物功能化等特点,被广泛应用到生物分析之中。各种各样组成、尺寸、维度及形状的纳米材料如量子点、贵金属纳米材料、碳纳米材料等被可控地修饰上不同的生物分子,用于发展特殊性质的纳米探针,构建DNA生物传感器,实现对DNA片段高灵敏及高特异性的检测。
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非核苷类HCV NS5B聚合酶抑制剂

伍道春, 何严萍^*

化学进展. 2012, 24(11): 2255-2267.

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伍道春, 何严萍^*. 非核苷类HCV NS5B聚合酶抑制剂[J]. 化学进展.

Wu Daochun, He Yanping. HCV Non-Nucleoside NS5B Polymerase Inhibitors[J]. Progress in Chemistry.

全球约有1.7亿人感染丙型肝炎病毒(HCV),至今尚无有效的疫苗和治疗药物。目前干扰素-α和利巴韦林联用抗HCV 的标准治疗方案存在严重不良反应。近年来,新型抗HCV的研究主要集中于针对病毒感染的特异性靶点寻找新的抑制剂。NS5B聚合酶因其在HCV RNA基因组复制中的关键性作用,是目前抗HCV药物设计的重要靶点之一。NS5B聚合酶抑制剂可分为核苷类抑制剂(NIs)和非核苷类抑制剂(NNIs)。自从第一个NS5B NNIs苯并咪唑类化合物被报道以来,大量不同结合位点NS5B NNIs相继被报道,一些化合物在临床研究中表现出了可喜的疗效。本文综述了苯并噻二嗪类、苯并咪唑类、吲哚类、噻吩羧酸类、喹啉酮类、二氢吡喃类和二酮酸类等 NS5B NNIs的研究进展,旨在为该类抑制剂的开发研究提供参考。
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生物法制备2,3-丁二醇的最新进展

付晶, 王萌, 刘维喜, 陈涛^*

化学进展. 2012, 24(11): 2268-2276.

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付晶, 王萌, 刘维喜, 陈涛^*. 生物法制备2,3-丁二醇的最新进展[J]. 化学进展.

Fu Jing, Wang Meng, Liu Weixi, Chen Tao. Latest Advances of Microbial Production of 2,3-Butanediol[J]. Progress in Chemistry.

2,3-丁二醇及其衍生物作为重要的液体燃料和化工原料,具有广阔的工业应用前景。高效、经济的2,3-丁二醇生物制备方法,对我国低碳经济和循环经济的建设具有重要的促进作用。针对近三年间生物法制备2,3-丁二醇领域的最新研究成果,本文综述了当前国内外学者在该领域研究的热点,即关键基因和酶的鉴定、新菌种的开发和代谢工程改造、同步糖化和共培养等发酵条件的优化、耦合工艺等分离纯化技术改进等。使用非致病的高产单一2,3-丁二醇手性异构体的代谢工程菌株,作为细胞炼制工厂,利用廉价的非粮原料作底物,采用经济、简单、环保的分离纯化方式,是2,3-丁二醇产业化发展的可靠保障。
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大气有机硫酸酯化合物的特征及形成机制

马烨, 陈建民, 王琳

化学进展. 2012, 24(11): 2277-2286.

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马烨, 陈建民, 王琳. 大气有机硫酸酯化合物的特征及形成机制[J]. 化学进展.

Ma Ye, Chen Jianmin, Wang Lin. Characteristics and Formation Mechanisms of Atmospheric Organosulfates[J]. Progress in Chemistry.

本文总结了大气二次有机气溶胶的重要组分——有机硫酸酯化合物的特征及其形成机制的研究进展,并对相关研究进行了展望。近年来,通过实验室模拟与欧美地区的实际大气气溶胶样品的分析对比,发现有机硫酸酯化合物多由异戊二烯、α-/β-蒎烯以及其他单萜烯和倍半萜烯等经OH自由基、NO₃自由基或臭氧氧化后的反应产物与硫酸或硫酸盐气溶胶进一步反应而形成。有机硫酸酯化合物也可以通过硫酸或硫酸盐气溶胶反应性获取乙二醛等羰基化合物而形成。硫酸盐气溶胶酸性的增强会促进有机硫酸酯化合物的生成。有机硫酸酯化合物在水溶液中比较稳定,强酸性条件下才会发生水解作用。目前有机硫酸酯化合物的有效检测手段是离线电喷雾电离质谱(electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)或在线气溶胶质谱(aerosol mass spectrometry, AMS)方法。

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