化学通报杂志

化学通报杂志2022年第5期

• 三维MXene多孔结构的构建与应用研究进展

  吕可,张吉振,孔娜,周吉,陶金龙

  MXene作为一种新型二维(2D)纳米材料以其独特的高导电性、高电化学表面活性等特性在多个领域引起了广泛关注。然而,MXene纳米片在自组装过程中出现的紧密堆叠现象导致比表面积急剧下降,降低了活性表面积,从而严重阻碍了它们在能源储存、电磁屏蔽、吸附等领域的潜在应用。构建三维多孔结构是解决MXene组装过程中自堆叠问题的一种有效途径,而且通过不同的组装方法可以实现对多孔宏观结构组成成分、孔径分布以及孔径大小的调控,使得MXene多孔材料在机械性能、电学性能以及光热转换性能等方面得到更好的调整,从而满足不同应用领域的需求。本综述以Ti3C2Tx MXene为主要研究材料总结归纳了各种多孔MXene宏观结构的制备方法,讨论了其在电池/超级电容器、电磁屏蔽与吸收、海水淡化、光催化以及传感和环境修复中的应用,阐述了MXene多孔结构在各种应用中的贡献与意义,并针对MXene多孔结构的制备、结构调控和应用等方面的机遇和挑战做了论述。

• 软机器人的运动行为研究进展

  王丽媛,王贺贺,任林,袁玲,高庆宇

  软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。

• 燃料电池中Pt基催化剂对CO的催化氧化

  曹蓉,汪梦雅,夏杰桢,吴琪

  燃料电池具有燃料多样性、噪声低、对环境污染小等优势，近年来备受研究者关注。然而，电池中的贵金属催化剂极易被少量的CO毒化，成为制约其商业化的一大障碍。因此设计出高性能的催化剂，对于推动燃料电池的发展十分关键。文章综述了燃料电池中铂（Pt）基催化剂对CO催化氧化的研究现状，首先探讨了CO催化氧化机理以及CO在Pt金属表面化学吸附的机理，其次详细介绍了Pt金属负载型催化剂、双金属催化剂以及助催化剂在催化反应中的不同作用，然后简单分析了影响Pt基催化剂性能的其他因素。并对燃料电池中Pt基催化剂的研究方向做了进一步的展望，旨在为燃料电池中CO催化氧化的发展开拓新思路。

• 金属-有机框架材料在催化炔烃半氢化反应中的应用

  陈莲芬,兴旺,康健

  炔烃的半氢化反应在有机合成和精细化工领域具有重要地位,如何同时兼顾反应活性和选择性仍存在很大挑战。目前已有多种材料被应用于相关催化,其中,金属-有机框架(MOFs)及其复合材料受到越来越多关注。MOFs的多孔性、结构可修饰性、空间限域效应、协同催化等优点,使其在炔烃的半氢化反应中表现出独特的应用前景。本文综述了MOFs在炔烃的半氢化反应生成烯烃过程中的应用,主要根据活性催化位点的类别展开介绍,重点阐述了不同体系中催化效果和结构之间的关系。

• 荧光素类荧光分子探针

  张文国,臧悦言,颜范勇,章宇扬

  荧光素衍生物是重要的荧光探针,在检测和生物成像等领域中显示出巨大的前景。因此,急需对功能性荧光素结构探针的设计策略进行深入研究。通常通过引入醛基或酯化到荧光素呫吨环和苯部分来构建探针。由于其高活性,这些衍生物可以与分析物复合以发生颜色和荧光强度的变化。本文基于荧光素结构,总结了修饰位点及方法,介绍了荧光素探针的合成、性质及应用,并且对近五年荧光素探针对不同分析物检测进行分类说明,包括金属阳离子、阴离子、小分子和生物大分子。旨在为高灵敏度荧光素探针的筛选和生物检测提供了参考,并推动其在分析物传感和检测中的进一步应用。

• 手性炔丙醇的不对称催化合成研究进展

  杨尧,文俊杰,吴广文

  手性炔丙醇是一种重要中间体化合物，作为合成多种光学活性化合物的重要合成前体受到学者们广泛关注。目前通过不对称催化酮反应合成手性炔丙醇的研究开发具有极大发展前景，因此本文围绕酮类化合物的不对称催化反应来进行综述，结合相关反应最新研究进展，全面总结并分类了不对称催化还原、催化不对称加成等反应类型，介绍了合成不同结构手性炔丙醇的新思路，并对不对称催化酮反应在未来能成为工业化重要生产途径作出展望。

• 合成源1,4-萘醌类化合物抑菌活性研究进展

  梁俸铭,邵利辉,付毅红,王贞超,欧阳贵平

  1,4-萘醌作为广泛存在的一种物质，其生物活性尤其是抗菌作用受到越来越多的关注。本文对不同取代类型的合成源1,4-萘醌衍生物进行总结,并探讨其抑菌活性及构效关系，发现在1,4-萘醌的2位引入含氨基取代、含硫取代的基团能够提高抗菌活性，且通常含硫取代比氨基取代基团的抗菌活性高。期望本文能为1,4-萘醌类抗菌药物的研发提供参考。

• 低共熔溶剂的应用研究现状

  石升友,李水娥,刘祥伟

  本文主要介绍了低共熔溶剂的最新分类，系统综述了低共熔溶剂在电化学、 气体吸收、有机合成、功能材料合成和萃取分离中的应用，并对低共熔溶剂未来的发展进行了展望。

• 2,3,3,3-四氟丙烯的合成研究

  张呈平,庆飞要,贾晓卿

  本论文综述了目前2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的合成路线,包括氟-氯交换、脱卤化氢、脱双卤、脱卤醇、脱次氯酸乙酰酯、脱水、加氢脱卤、脱氢、高温热解、SF4参与的氟化反应、脱羧等。其中,以2-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233xf)为原料的氟-氯交换路线、以1,1,1,2,3-五氟丙烷(HFC-245eb)为原料的脱氟化氢路线和2-氯-1,1,1,2-四氟丙烷(HCFC-244bb)为原料的脱氯化氢路线,均具有原料容易合成得到、容易实现气相连续化大规模生产的优势,具有工业化价值,并分析对这些路线拥有独立知识产权的氟化工企业现状,提出今后HFO-1234yf领域的研究重点。

• 胃腺癌核酸适配体的筛选与特异性研究

  郭圆斌,王朝霞,刘秀娟,冀巧梅,石明,李健,刘志伟,栗坤

  胃腺癌（Gastric Adenocarcinoma，GA）是胃癌病理学分类中最常见的一种，约占胃癌总数的 95%。胃腺癌的发病机制目前尚不清楚，患者早期一般无明显症状，待确诊时已发展为中晚期，错过了最佳干预和治疗阶段。核酸适配体可作为分子探针应用于胃腺癌的早期诊断和治疗，具有广泛应用前景。本实验利用Serum-SELEX（Ser-SELEX）技术筛选胃腺癌核酸适配体。通过对候选适配体二级结构分析，其二级结构多为茎环结构。圆二色谱分析显示，7条候选核酸适配体呈右手螺旋特征。q-PCR 法检测了候选核酸适配体对胃腺癌靶标的亲和力，表明候选核酸适配体浓度梯度与Ct值均呈正相关，亲和力常数为纳摩尔级别。利用q-PCR法、量子点法验证了候选核酸适配体识别靶标的特异性，结果均显示Apt-101对靶标亲和力更高，特异性更强，Apt-101的平衡解离常数（Kd 值）为6.444±1.128 nM，特异性检测阳性率大于70%。

• 1,3-取代吲哚-2-酮衍生物的合成与肿瘤细胞毒活性研究

  田婉蓉,陈瑶,李美美,邓赟

  以苯胺为原料，通过肟化、环合生成二氢吲哚-2,3-二酮，再对其进行N-烷基化、亲核加成和磺酰化反应得到目标化合物5a~5g和7a~7e。通过1H NMR、13C NMR确认其结构。此外，采用噻唑蓝 (MTT)法测试了目标化合物对乳腺癌细胞MDA-MB-231、鼠黑色素瘤细胞B16、鼠结肠癌细胞CT26三种肿瘤细胞的体外抑制活性。结果表明，目标化合物7d、7e有明显的肿瘤细胞毒活性，其中化合物7d对乳腺癌细胞MDA-MB-231的细胞毒活性比阳性药五氟尿嘧啶更强，其IC50为4.63±0.14μmol/L。实验为进一步研究具有肿瘤细胞毒活性的吲哚酮类衍生物提供参考。

• 含4-氨基哌啶片段的6,7-二甲氧基喹啉衍生物的合成及抗肿瘤活性

  刘斌,徐小娜,仝红娟,唐文强,王艳娇

  以2-氨基-4,5-二甲氧基苯甲酸（2）和环酮（环戊酮、环己酮）为原料，在三氯氧磷作用下“一锅法”合成6,7-二甲氧基喹啉中间体（3），再与4-氨基哌啶或4-异丙基环己烷-1-胺（4）发生Buchwald-Hartwig偶联反应，得到含有4-氨基哌啶或4-异丙基环己烷-1-胺片段的6,7-二甲氧基喹啉衍生物（1a~1f），4-(6,7-二甲氧基-1,2,3,4-四氢吖啶-9-基)氨基哌啶-1-甲酸叔丁酯（1e）在酸性条件下脱除Boc保护基得到6,7-二甲氧基-N-(哌啶-4-基)-1,2,3,4-四氢吖啶-9-胺（1g），产物及中间体结构通过1H NMR、13C NMR、MS及元素分析表征。并筛选确定该Buchwald-Hartwig偶联反应的最佳反应条件为：反应溶剂为甲苯；催化剂为BrettPhos-Pd-G3；物料比为n（4a）: n（3a）= 1.2 : 1；反应温度为100℃。随后，初步的抗肿瘤活性测试结果表明，目标化合物1对HepG2、MCF-7、PC3和HeLa均有明显的抑制活性，尤其是化合物1b（IC50 = 11.2 μmol/L）展现出了较强的MCF-7抑制活性，甚至强于当前乳腺癌的一线治疗药物4-羟基他莫昔芬 (IC50 = 15.1 μmol/L)，同时是先导化合物3b和4a的2.2和2.7倍；此外，目标化合物对正常的乳腺上皮细胞MCF-10A没有毒性。

• 纳米镍团簇表面性质及能量的分子动力学研究

  曹乐,殷开梁

  在单分散金属纳米粒子制备过程中，金属烧结现象需要尽量避免。烧结与诸多因素有关，其中金属纳米粒子的表面性质和能量对烧结作用有着重要影响。本工作利用分子动力学，以4种不同粒径的金属Ni纳米团簇为研究对象，在COMPASS力场下对不同温度下其表面积、扩散性质、表面能以及比表面能等进行了计算。结果显示，随着温度从300 K升至1000 K，纳米团簇的表面积轻微增加了约5%上下，表面层扩散系数显著增加了约3个数量级，表面能量升高了约15%，同时表面层与体相的能量差明显增加了近3倍。对比表面能进行了定义，为增加单位表面积所引起的表面能的增量。计算结果表明，比表面能比镍熔点处的表面张力高出约3个数量级，预示着团簇烧结具有强大的推动力。比表面能随温度升高以及粒径增大而下降，与热力学原理相一致。

• 团簇Ni4P催化析氢性能研究

  吕孟娜,方志刚,秦渝,廖薇,陈林

  为探究团簇Ni4P催化析氢最强的结构，基于密度泛函理论，在B3LYP/Lan12dz水平下，对团簇Ni4P的初始构型进行计算和优化，得到5种优化构型。从热力学稳定性、前线轨道图和前线轨道能级差对团簇Ni4P的析氢性能分析发现：构型1(4)和1(2)的热力学稳定性较强；团簇Ni4P各优化构型均易吸附水中的氢原子，Ni原子为团簇Ni4P催化活性位点，且构型1(4)、1(2)和2(4)催化析氢的活性更强。(1(2))-H、(2(2))-H在电化学脱附法和化学重组法中均具有较强的催化活性。以上说明构型1(2)是团簇Ni4P催化析氢最强的结构。

• 臭氧氧化法合成全羟基葫芦[6]脲

  程芷琰,张海波,周晓海

  葫芦脲(CB[n])的直接衍生化一直是一项难题。本文用臭氧氧化法将CB[6]衍生化，合成全羟基葫芦[6]脲((OH)12CB[6])。CB[6]与O3在20℃下反应 22h，生成(OH)12CB[6]的产率为44%，并探究了丙酮扩散法、柱层析法和DMSO提纯法三种去除无机盐的方法的可行性。臭氧由电解水制得，成本低，没有二次污染，且臭氧氧化能力强，在室温下即可氧化葫芦脲。本文为合成全羟基葫芦脲提供了新的方法。

• 磷单质概念的新发展

  曹福臣,贺天平

  自白磷与红磷相继被发现后,磷单质的概念初步形成。20世纪初期,黑磷的发现突破了人们对磷单质的认识。随后,紫磷、蓝磷、二磷分子以及环状磷的出现,使磷单质的概念有了新的发展。几种新的磷单质的发现,建立了磷单质概念的新范式,科学家在探索磷单质概念多元化的道路上还将继续前行。