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化学进展 2018, No.8 上一期 后一期 返回主页

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2018, 30 (8): 0-0 |
出版日期: 2018-08-15
摘要
综述
氮杂环丁烷的合成
符志成, 许家喜*
2018, 30 (8): 1047-1066 | DOI: 10.7536/PC180113
出版日期: 2018-08-15
摘要
氮杂环丁烷类化合物是一类重要的饱和四元含氮杂环化合物,不仅是有机合成中的重要原料、中间体及手性助剂或催化剂,也是氨基酸、生物碱及其天然和合成生物活性或药物活性化合物等分子结构中的重要活性单元。因此,发展氮杂环丁烷结构的合成方法非常重要。本文综述了氮杂环丁烷类化合物合成的发展,着重综述了近十年来该类化合物合成方法的进展,主要包括形成C—N键成环、形成C—C键成环、胺催化的亚胺和丙二烯甲酸酯环加成、亚胺和烯烃的光环加成、缩环扩环重排和氮杂环丁-2-酮(β-内酰胺)还原等方法构建氮杂环丁烷结构的新成果。
天然产物吲哚二酮哌嗪生物碱的结构及生物活性
贾斌, 马养民*, 陈镝, 陈璞, 胡岩
2018, 30 (8): 1067-1081 | DOI: 10.7536/PC171231
出版日期: 2018-08-15
摘要
吲哚二酮哌嗪生物碱是一种内生真菌次生代谢产物,多提取自曲霉属Aspergillus和青霉属Penicillium,是由不同氨基酸结合衍生而来的,在自然界分布广泛。该类化合物含有吲哚和二酮哌嗪两个母核,具有良好而广泛的生物活性,可为药物研发提供先导化合物,其新颖的结构和显著的生物活性也受到了化学全合成领域内学者的日益关注。本文主要从该类化合物的发现和化合物的结构以及化合物抗癌与抗肿瘤、抑菌、免疫调节、抗氧化及杀虫等生物活性方面对这类化合物的相关研究予以回顾,并对其结构与生物活性之间的活性构效关系进行了简要分析,为该类化合物的发现、合成及生物活性研究提供参考,并为药物研发提供借鉴。
功能化烯胺的合成
袁梦娅, 陈孝云*, 林生岭*
2018, 30 (8): 1082-1096 | DOI: 10.7536/PC171246
出版日期: 2018-08-15
摘要
烯胺作为许多药物的关键结构单元,在有机合成,特别是天然产物的合成和含氮杂环化合物的合成中有很重要的应用。为了更好地发展适用性广的合成新方法,本文综述合成烯胺的最新研究进展。首先总结了传统合成烯胺的相关工作,随后综述了催化合成烯胺的相关工作,包括烯烃的催化胺化和炔烃氢胺化反应,详细介绍了过渡金属(主要是Cu(Ⅰ或Ⅱ)或Pd(0或Ⅱ))催化的Buchwald-Harwig反应中,使用多种取代烯烃(包括卤代烯烃及拟卤代烯烃与烯基硼酸)作为底物的研究进展,同时,对通过C(sp2)—H直接活化来构筑与不同胺相连的C—N键的Aza-Wacker氧化偶合反应也进行了介绍。希望对发展合成烯胺的新方法有所裨益。
“活性”/可控自由基聚合制备两性离子聚合物及其应用
李智, 唐后亮, 冯岸超, 汤华燊
2018, 30 (8): 1097-1111 | DOI: 10.7536/PC180129
出版日期: 2018-08-15
摘要
两性离子聚合物是在高分子链段上包含丰富等量阴离子基团与阳离子基团的聚合物,因具备优异的亲水性、生物相容性等独特的性质,近年来在抗污染、生物医药等领域展示了极广阔的应用前景。按照其结构特征,可以大体被分为混合电荷型与甜菜碱型两性离子聚合物。目前两性离子聚合物的制备方法多种多样,从实际应用的角度出发,使用“活性”/可控自由基聚合制备两性离子聚合物具有独特的优势,如分子量可控、易于制备复杂结构聚合物等,这些特性拓宽了两性离子聚合物的应用领域。本文沿“单体直接聚合”和“聚合物后修饰”两条路径,介绍了使用“活性”/可控自由基聚合制备两性离子聚合物的优势及进展,同时从抗污染材料、生物医药材料、物质检测与分离等方面概述了两性离子聚合物的主要应用,并对其未来发展作出展望。
高分子类型MONOLITH材料的制备技术及其作为亲和色谱固定相用于分离生物大分子的应用
许颖, 高婷婷, 王启晓, 屈阳, 刘宏飞, 辛渊蓉
2018, 30 (8): 1112-1120 | DOI: 10.7536/PC171222
出版日期: 2018-08-15
摘要
高分子类型MONOLITH材料(也称整体柱,连续床)是近些年来发展迅速的一种新型的以高分子为基质的整体型多孔材料,由于其内部独特的三维连续相互贯通的多孔结构,在诸多应用领域越来越受到研究者的关注,尤其被认为是分离过滤领域的一个历史性突破。与硅基质MONOLITH材料相比,高分子类型的MONOLITH材料具有制备工艺简单、生物相容性好、化学稳定性高和表面化学性质易调控等特点,因此作为亲和色谱的固定相在生物大分子的分离分析上具有更大的优势。本综述重点总结了高分子类型MONOLITH材料的制备方法及其最新研究进展,并论述了近5年来其作为亲和色谱固定相用于分离生物大分子的应用进展。
基于多肽自组装的人工金属酶
王继乾*, 闫宏宇, 李洁, 张丽艳, 赵玉荣, 徐海*
2018, 30 (8): 1121-1132 | DOI: 10.7536/PC180112
出版日期: 2018-08-15
摘要
模拟酶,又称人工酶,是在分子水平上模拟天然酶活性部位的形状、大小及其微环境等结构特征的分子或分子聚集体。随着纳米科学和超分子技术的发展,构筑具有生物催化活性的超分子模拟酶已经成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装金属酶是以多肽分子为基本单元,在非共价作用力协同作用下形成的超分子组装体。相比其他功能性材料,肽人工金属酶的结构及生物化学性质更接近天然酶,其分子本身更利于修饰改造,且生物相容性和功能性较好,使其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近年来通过多肽自组装构建人工金属酶的研究进展,重点综述了多肽组装模式、组装体微观结构、超分子结构、金属活性中心微环境以及pH值对模拟酶催化活性的影响。增加自组装微结构的稳定性、增加催化活性以及扩大由人工酶催化的反应类型是肽人工金属酶研究中的主要挑战。构筑更加稳定的肽自组装纳米结构及更加精确的活性中心以模拟天然酶的结构和活性中心是正确的策略。
基于微流控技术制备微/纳米粒子材料
刘一寰, 胡欣, 朱宁, 郭凯
2018, 30 (8): 1133-1142 | DOI: 10.7536/PC180115
出版日期: 2018-08-15
摘要
具有特殊性质的微/纳米粒子,在药物传递、吸收分离、光电材料和磁性设备等多个领域具有重要的应用价值。近年来,微流控技术在有机合成、高分子化学以及材料制备等领域表现出传统釜式反应器无法比拟的优势。本文介绍了基于微流控技术制备微/纳米粒子的最新研究进展,包括以单乳液为模板合成球形和非球形聚合物粒子、无机物粒子、贵金属纳米粒子和半导体纳米粒子,以多重乳状液为模板制备壳核粒子、Janus粒子和微囊。
酸功能化离子液体固相催化材料的制备及应用
刘文巧, 李臻, 夏春谷
2018, 30 (8): 1143-1160 | DOI: 10.7536/PC180106
出版日期: 2018-08-15
摘要
酸功能化离子液体固相催化材料是把酸性离子液体负载到无机载体、有机载体和金属-有机骨架化合物等多种类型的固相材料上,形成一种集酸性离子液体和固相载体性质于一身的新型多相催化材料,具有良好的催化活性,解决了催化剂重复性不好及分离困难等问题,在多种催化过程中发挥重要作用。本文综述了酸功能化离子液体固相催化材料的最新研究进展,重点介绍了基于不同载体的杂化材料的制备方法,及其在烷基化反应、缩醛化反应和酯化反应等多种催化反应中的应用,同时分析了目前应用过程中存在的问题,并对其前景进行了展望。
γ-聚谷氨酸水凝胶的制备及其应用
窦春妍, 李政, 何贵东, 巩继贤, 刘秀明, 张健飞
2018, 30 (8): 1161-1171 | DOI: 10.7536/PC180122
出版日期: 2018-08-15
摘要
γ-聚谷氨酸水凝胶是以γ-聚谷氨酸为单体,经交联形成的一种具有三维网状结构的材料。由于分子中含有大量羧基,使其具有超强的吸水能力。由于γ-聚谷氨酸源于微生物,因此其水凝胶是一种生物相容性良好的环境友好型多功能材料,可应用于生物医药、日化、环境及纺织等多个领域。本文综述了近年来制备γ-聚谷氨酸水凝胶的三种交联方法:物理交联、化学交联和酶法交联,对γ-聚谷氨酸水凝胶在组织工程、超级电容器和纺织方面的应用进行总结,并对其未来的发展作了展望。
具有双光子效应的多核配合物
杨欣达, 姜琴, 施鹏飞*
2018, 30 (8): 1172-1185 | DOI: 10.7536/PC180221
出版日期: 2018-08-15
摘要
双光子吸收材料在上转换发光、生物成像、光动力学治疗、三维微结构加工等领域有着广泛的应用。金属配合物可通过金属中心为模板将数个具有双光子活性的有机配体组合成为复杂的多极体系从而增强双光子效应,还能使所得的双光子吸收材料的稳定性、发光寿命以及光谱的可调性得以优化,其中多核金属配合物的双光子吸收截面表现出的“协同增强”效应更是引起广泛关注。本文选取典型的多核配合物(分为同多核和异多核),重点总结金属离子的种类和数量、配体分子以及配合物的结构等参数对其双光子性能的影响,特别关注多核配合物激发态的结构和能级、能量传递的模式和方向等对其光物理性质的影响机制,希望总结具有双光子活性的多核配合物的分子设计规律。最后,对目前具有双光子活性的多核配合物的制备以及“多核双功能”型配合物的开发研究方面存在的问题进行阐述和展望,以期为新型双光子吸收材料的构筑提供参考。
碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用
王军丽, 王亚玲, 郑静霞, 于世平, 杨永珍, 刘旭光
2018, 30 (8): 1186-1201 | DOI: 10.7536/PC180103
出版日期: 2018-08-15
摘要
碳量子点(carbon dots,CDs)是一种具有强荧光、荧光波长可调、无光漂白等特性的新型荧光纳米粒子,其制备简单、成本低,而且具有良好的生物相容性和低毒性,在光电器件、生物传感及药物载体等领域展现出广阔的应用前景。其具有的独特激发依赖荧光特性是指随着激发波长的改变,其发射波长将随之改变,所以,通过调节激发波长即可实现CDs的连续全色发射,可为其在多色成像生物领域提供可能性。此外,在长波长激发下,CDs发射波长甚至可以延续到近红外区域,展现出在活体成像领域的应用前景。因此,探索CDs激发依赖荧光特性的机理是非常重要的,这将为实现CDs的激发依赖荧光特性提供理论指导。本文就近年来人们对于CDs激发依赖荧光特性的研究进行了综述,重点概述了CDs激发依赖荧光特性的机理、调控实现CDs激发依赖荧光特性的方法及CDs激发依赖荧光特性的应用。目前,CDs激发依赖荧光特性的机理主要包括:不同表面态的分布、宽的尺寸分布、碳核结构的存在及周围慢的溶剂弛豫;实现CDs激发依赖荧光特性的方法主要有:对表面态的控制、尺寸分布的控制及碳核结构的控制;CDs激发依赖荧光特性的应用主要表现在细胞成像和光电器件。最后,对这一特性研究中尚存在的问题进行了总结并且展望了其发展前景。
交联型小分子空穴传输材料在溶液工艺制备有机发光二极管中的应用
蔡勤山, 王世荣, 肖殷, 李祥高
2018, 30 (8): 1202-1221 | DOI: 10.7536/PC180128
出版日期: 2018-08-15
摘要
相比蒸镀工艺,溶液工艺制备有机发光二极管(OLEDs)具有材料利用率高、设备要求简单、成本低、可制作大尺寸面板等优点,受到了广泛关注。小分子空穴传输材料是有机发光二极管重要组成部分,起到传输空穴和阻挡电子的作用,在其结构上添加苯乙烯基、氧杂环丁烷等可交联基团,形成适合溶液工艺制备的可交联小分子空穴传输材料,通过热或光的引发形成网络状结构聚合物,进而应用于多层器件结构中,解决层间混溶问题,从而改善器件的效率和稳定性。本文从溶液工艺对材料的要求出发,首先介绍了旋转涂布及喷墨打印工艺的制备方法,评价了不同操作因素对薄膜质量的影响,之后详细介绍各不同交联基团的空穴传输材料,总结并对比各交联基团的优劣,以及对器件性能的影响。最后,展望了可交联空穴传输材料和溶液制备工艺的发展趋势。
电化学联用技术研究微生物的胞外电子传递机制
田晓春, 吴雪娥, 赵峰, 姜艳霞, 孙世刚
2018, 30 (8): 1222-1227 | DOI: 10.7536/PC180207
出版日期: 2018-08-15
摘要
胞外电子传递(EET)是指氧化还原反应所产生的电子在微生物细胞内和细胞外的电子受体/电子供体之间互相转移的过程,这一过程伴随着能量和物质的转化。阐明EET机制是提高微生物能量和物质转化效率的基础,为元素的生物地球化学循环、金属防腐以及生物电化学系统的应用等提供理论支撑。电化学技术作为研究电极/溶液界面电子转移的简便、有效方法,在研究微生物的直接电子传递和间接电子传递机制中发挥了重要的作用,也促进了EET机制的研究从宏观层面到微观层面不断深入。本文综述了研究微生物EET机制所涉及的电化学联用技术(包括微电极、扫描电化学显微镜、电化学联用光学显微镜和光谱电化学等);详细介绍了这些电化学联用技术的功能和优势;重点阐述了这些电化学联用技术如何推动着EET机制的研究,从宏观的生物膜层面到微观的单个微生物细胞、蛋白和分子层面不断深入;展望了新的电化学联用技术在EET研究领域的应用前景。
多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用
李红, 赵媛媛, 彭浩南
2018, 30 (8): 1228-1241 | DOI: 10.7536/PC180201
出版日期: 2018-08-15
摘要
多巴胺是存在于人体内的一种儿茶酚胺类神经递质。自从研究者们发现了利用多巴胺的氧化自聚合反应制备聚多巴胺涂层的简便方法之后,多巴胺基纳米材料已经发展成为一类新兴的生物材料。多巴胺基纳米材料由于具有独特的物理化学性质,例如普适性的粘附性质、高化学反应活性、优良的生物相容性和生物降解性、以及光热转换性质,而在生物传感、药物输送、光热疗法、抗菌和组织工程等领域吸引了研究者们强烈的研究兴趣。本文综述了多巴胺基纳米材料的制备、功能化及在生物医药应用方面的最新进展。首先介绍了几种典型的多巴胺基纳米材料,并讨论影响其组装过程的因素。之后详细综述了这些材料在生物医药领域的应用,尤其是在癌症诊断和治疗方面。最后,本文提出了推进多巴胺基纳米材料临床应用需要发展的研究方向。
水的结构和反常物性
姚闯, 张希, 黄勇力, 李蕾, 马增胜, 孙长庆
2018, 30 (8): 1242-1256 | DOI: 10.7536/PC171013
出版日期: 2018-08-15
摘要
自从Bernal-Fowler-Pauling在1933~1935年间提出氢质子在两个氧原子之间的非对称等价位置以THz的频率自发往复隧穿后,液态水的结构尤其是水分子的近邻配位数目一直是学界关注的焦点。尽管水分子的刚性或柔性偶极子相互作用表述、纳晶非晶混相结构或均相涨落模型等假说已逐渐成为认知主流,但定量破解水在外场作用下所呈现的各种反常物性的进展依然缓慢。譬如,浮冰、复冰、超滑、热水速冻等现象的机理及内在关联仍有待系统深入研究。本文旨在尝试解读当前关注焦点和介绍最新研究进展的同时,融合连续介质论、分子时空论、质子量子论和氢键弛豫极化论并强调从传统的分子“偶极子-偶极子”到“氢键(O:H—O)超短程非对称强耦合”作用以及从源头的“质子隧穿失措”到“氢键受激协同弛豫”的思维转变。证据表明,水中键合质子数目和孤对电子数目和氢键的构型守恒和分子空间取向和质子隧穿规则应为关注焦点;通过氢键作用的静态四配位均相类单晶结构和动态强涨落可能是打破僵局的关键;由于氢键的O:H和H—O分段比热的差异,液态与固态之间存在一个具有冷胀热缩和相边界可调特性的准固态;键序降低导致氢键分段协同弛豫且使低配位水分子形成具有超低密度、强极化、高弹性、高热稳定性的超固态。由于O:H非键无处不在且起主导作用,拓展对于水溶液的认知到其他领域如含能材料的储能-燃爆机理、药物、食品、生命科学等会更加引人入胜,意义深远。