化学通报杂志

化学通报杂志2023年第3期

• 环境响应性微胶囊在农业领域的研究进展

  谷世豪,徐仁乐,陈劲宇,李健

  在传统农业中,如何高效率地使用农药,提高其利用率,一直是一大难题。环境响应性微胶囊是一类在外界环境的刺激下,可以相适应地改变其表面结构的物质。这一类微胶囊具有智能、可控、精准、高效等特点。目前,这一项技术已经被广泛地应用于农业生产中。本文主要综述了环境中pH、温度、光以及磁场四大因素对响应性微胶囊的影响,并且简要介绍了该类微胶囊的制备技术、形成机理、主要制备材料以及在农业领域的应用。

• 聚合物/无机纳米粒子复合膜在气体分离中的研究进展

  王知,张诗洋,蔡铭威,卢小闯,刘屹东,闵永刚

  由于聚合物膜具有可高度设计、机械性能好、易于加工 等优点，是理想的气体分离材料。然而，聚合物膜在气体选择性和渗透性方面存在平衡限制，在聚合物中引入纳米粒子，是提高气体分离性能的一种有效手段。本文基于聚合物/无机纳米粒子复合膜在气体分离领域的研究现状，重点阐述了零维纳米粒子（二氧化硅、二氧化钛）、一维纳米粒子（碳纳米管）、二维纳米粒子（氧化石墨烯、二维过渡金属氧化物）、三维纳米粒子（金属有机框架、沸石）对气体分离性能的影响，并展望了聚合物复合分离膜的发展趋势，为未来高效分离膜的研发提供了参考。

• 基于G-四链体的生物传感器在食品污染物检测中的研究进展

  缪金伟

  食品污染物不仅对人类健康造成了严重威胁，还会给食品工业造成巨大的经济损失。G-四链体（G4）是由鸟嘌呤的碱基配对形成的核酸三维二级结构，具有灵活的绑定能力，已成为生物传感器的重要组成部分。将G4与生物传感器结合用于食品中污染物的检测得到了广泛的应用。文中对G4进行了简介，综述了2015-2022年间，G4在食品污染物检测中的研究进展，并对其未来的发展趋势进行了展望。

• 在还原剂存在下CO2作为碳源合成苯并噻唑反应的研究进展

  李潇,解瑞俊,杨德志,盛宏甲,韩利民,竺宁

  CO2是一种来源丰富、价廉易得的C1资源。将CO2高值化利用是“双碳”目标实现的途径之一。苯并噻唑类化合物广泛应用于医药、农药等领域。因此，从绿色和可持续发展角度来看，利用CO2作为碳源合成杂环化合物苯并噻唑具有重要的意义。本文综述了氢气、硅烷和硼烷三类还原剂还原CO2和邻氨基苯硫酚反应合成苯并噻唑的方法，分析了各种方法的优缺点，阐述了采用不同还原剂的反应机理，并指出了这一领域面临的问题。另外，对该领域未来的发展方向进行了展望，如绿色环保溶剂的使用、新型高效还原剂的研究、苯并噻唑新合成路线的设计等。

• 分子间自由基正离子反应研究进展

  郭国哲

  自由基正离子含有一个正电荷和一对未成对电子,是很多有机化学反应的重要的活性中间体。文章综述了近几年自由基正离子反应研究进展,主要包括化学氧化剂诱导的自由基正离子反应；可见光诱导的自由基正离子反应；电诱导的自由基正离子反应等方面的研究。

• 二氢吲哚-2,3-二酮衍生物抑菌活性研究进展

  谭画元,张广龙,吉礼涛,王钦,卢奕朵,欧阳贵平,王贞超,李洙锐

  二氢吲哚-2,3-二酮是一种结构简单且应用广泛的药物小分子，其衍生物的合成、结构和药理活性等备受关注。已有报道表明二氢吲哚-2,3-二酮具有抗菌、抗衰老、降血脂、抗癫痫、抗病毒等多种生物活性。本文主要围绕抑菌生物活性，对国内外关于二氢吲哚-2,3-二酮类化合物的构效关系进行分析总结，为后期该类新型抗菌化合物的设计合成提供参考。

• 去氢吴茱萸碱的制备及其生物活性研究进展

  赵楠,王楠,张春楠

  去氢吴茱萸碱是中药吴茱萸中的吲哚喹唑啉类生物碱,具有抗阿尔兹海默症、抗肿瘤、抗炎及抗菌等多种生物活性,具有巨大的开发潜力及应用价值。本文对去氢吴茱萸碱的提取分离、合成和生物活性的研究进展进行了综述,并对该化合物及其衍生物的研究方向及应用进行展望,以期为去氢吴茱萸碱及其衍生物的进一步开发利用提供参考。

• 基于人工智能和互联网时代的化合物毒性预测综述

  徐涛,秦越,单伟,贾辰阳,朱加良,邓志光,李卓玥,刘丹会

  随着商品中所含各种化合物的不断使用,人们日益关注其对人类及生态环境的安全危害。在过去的几年里,通过计算方法预测化合物毒性已经显示出极大的潜力。在此,总结了常用的机器学习和深度学习算法在建立毒性预测模型上的优缺点,并系统回顾了近三年发表的可免费访问的毒性预测网络服务器。此外,还讨论了基于人工智能和互联网时代下毒性预测所面临的机遇和挑战。希望指导人们合理的选择算法和网络服务器进行建模及化合物毒性评估。

• 双碳背景下燃煤电厂制氨与氨利用进展

  王放放,于琳竹,李琦,赵光金,蒋昊轩,杨鹏威,杜铭哲,马双忱

  自2015年12月《巴黎协定》在巴黎气候变化大会上通过以来，世界各国都将碳减排工作作为政府工作中的重要任务。近年来，随着我国经济的发展和“双碳”目标的提出，有关“碳达峰，碳中和”的研究正在如火如荼地进行，各项碳减排措施正在稳步推进，各个行业，尤其是煤电行业也在抓紧寻找低碳生产和低碳排放的新出路。氨作为重要的工业产品之一，在国民经济中占有重要地位，寻找低碳排放的制氨方法代替传统高碳排放的制氨方式尤为重要，而“双碳”目标背景下燃煤电厂制氨是提升运行灵活性、拓展产品链的重要途径。本文梳理了氨能未来发展的广阔前景和发展优势，并重点总结了目前电化学催化制备绿氨技术的研究进展和现有成果，针对燃煤电厂低碳制氨技术给出了技术路径，为电力行业“双碳”发展提供了新出路。

• 高性能石墨烯基染料敏化太阳能电池光阳极

  唐波

  石墨烯基光阳极可以显著提高染料敏化太阳能电池(DSSCs)的性能,因而具有广阔的应用前景。本文制备了一种具有三层结构的光阳极,并对每层之间的协同效应进行了研究。同时揭示了传输层与工作层界面接触水平对DSSCs性能的影响。传输层中三维网状石墨烯(3DGNs)的高质量及连续性结构为光生电子提供了快速的输运通道,而能量转换效率(η)与还原氧化石墨烯(RGO)的质量分数和还原程度密切相关,工作层中的RGO增强了电极和电解质界面处的化学接触水平。为了进一步提高入射光的散射能力及染料分子的吸附能力,在光阳极中增加了基于RGO-TiO2的散射层。经过优化工作层和散射层中RGO的官能团的类型和质量分数,DSSCs的能量转换效率达到10.7%。

• Ce改性碳纳米管载过渡金属磷化物的制备与电催化性能研究

  翟虹,刘金成,甄华如,李春萍,白杰,徐广然

  氢能是未来替代化石燃料的理想选择，可以通过电解水的半反应之一析氢反应制得，但其缓慢的反应动力学将会耗费大量的电池电压。因此，通过开发催化剂来降低电解槽的电压是解决这一问题的关键途径。本文构建了一种以稀土金属Ce改性的碳纳米管为载体，表面负载Cox-Moy-P纳米粒子（Cox-Moy-P@Ce-CNFs）的双功能电催化剂，分别对催化材料的析氢反应（HER）和析氧反应（OER）电催化活性进行了研究。结果表明，在1 M氢氧化钾电解液中，仅需要160 mV和323 mV的过电位就能达到10 mA cm-2的电流密度。将Cox-Moy-P@Ce-CNFs作为阴极和阳极材料组装为整体水电解槽，在电流密度为10 mA cm-2时，电解槽的电池电压为1.65 V，在电化学耐久性测试中能够稳定保持8小时。

• 偶氮苯修饰DNA的组装行为及主客体作用介导的形貌调控

  严文俊,高瑾瑜,张雄志,赵智勇

  智能型DNA纳米材料,由于其具有灵敏的外界刺激响应性,是纳米技术和生物医学应用中一类重要的功能纳米材料。本文研究了具有光响应性质的偶氮苯共价修饰DNA的两亲分子在水相中可组装成直径为28.8 nm的球形胶束,光刺激或者β-环糊精与偶氮苯的主客体识别的调控均可实现组装解离,进一步通过荧光包裹实验和金纳米颗粒负载实验验证了球形胶束的组装机制,为其在药物负载、靶向识别等生物医学领域提供了潜在应用。

• 有机小分子空穴传输材料NTD取代基效应的理论研究

  密士珍

  在B3LYP/6-31G(d)水平下对N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(以下简称NTD)及其衍生物(以下简称NTDs)的中性态和离子态结构进行优化和频率计算,得到各物质的重组能并进行比较。结果显示： NTD分子的化学修饰对重组能λ变化趋势的影响是电子诱导效应和共轭效应共同作用的结果：(1)吸电子诱导效应会引起NTD分子重组能的升高；多重取代位的吸电子效应对分子重组能影响具有相互抵消的作用,不具有简单加和性。给电子诱导效应会引起NTD分子重组能的降低。(2)o位、m位的正共轭效应使体系重组能剧烈升高,共轭作用在o位、m位取代时占主导作用。p位的正共轭效应使体系重组能降低。(3)大范围的共轭Π键可能引起所取代的苯环电子分布发生根本性变化,导致分子构型随之发生剧烈变化,从而重组能急剧升高。

• 芹菜素衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

  徐雪,赵晓静,王芳,徐梓涵,郭海梦,袁雨欣,李干鹏

  目的：合成一系列芹菜素衍生物并对其进行抗肿瘤活性筛选。方法：以芹菜素为为起始原料,在C-5、C-6、C-7、C-4′位置上引入甲基、苄基、乙酰基、对甲苯磺酰基、三异丙基硅烷基单元结构基团对其进行衍生化,合成了一系列的芹菜素衍生物,且采用CCK-8的方法考察了所合成的化合物对人肝癌细胞(Hep3β)、人结肠癌细胞(LOVO)、人肺癌细胞(A549)活性抑制作用。结果与结论：本文合成了16个芹菜素衍生物,其中10个为未见文献报道的新化合物,合成化合物经过核磁共振、高分辨质谱进行结构确证。CCK-8法测试结果显示,经过化学修饰后的部分化合物比芹菜素有更强的抗肿瘤活性,其中化合物13对人肺癌细胞(A549)的抑制率超过了顺铂,这值得进一步探讨和研究。

• 长春碱与中心蛋白的结合及其对蛋白聚集性质的影响

  张文龙,胡颖媛,裴科,任蕾,杨斌盛

  通过光谱法，等温滴定量热法(ITC)以及分子对接等方法研究了八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子(N-EoCen)与长春碱(Vin)之间的相互作用以及Vin对N-EoCen聚集性质的影响。结果表明Vin可以与N-EoCen以摩尔比1:1结合于N-EoCen的第一个EF-hand的F螺旋与第二个EF-hand的E，F螺旋之间，条件结合常数约为104 L/mol。复合物的形成是放热的过程，主要依靠静电作用与疏水作用。N-EoCen与Vin结合后，构象发生变化，α螺旋含量减少，N-EoCen与Tb3+结合能力减弱。最终使得N-EoCen的自聚集以及Tb3+诱导的聚集减弱。研究结果为蛋白聚集抑制剂的筛选以及相关药物的研发提供了参考和依据。

• 铪元素及其同位素的发现:技术进步和思想发展的共同结晶

  达璇,袁振东[]

  1869年，门捷列夫在第一张元素周期表中的锆元素后留出原子量为180的元素位置，预测铪与锆同族。1913年，原子序数和X射线光谱定律的提出为铪元素的鉴定提供了理论基础。20世纪20年代，玻尔理论的发展促进铪元素假说的形成。1923年，赫维西和科斯特借助X射线光谱技术发现铪元素。20世纪30年代以后，同位素理论和质谱技术促成了铪同位素的发现，使人们对铪元素有了新的认识。总之，铪元素及其同位素的发现是技术进步和思想发展的共同结晶。

• 吴学周的个体选择与时代际遇

  王晓萱,张藜

  吴学周院士(1902-1983)是我国著名的物理化学家、分子光谱研究的开拓者。吴学周1928年11月赴加州理工学院学习电化学,随后转向分子光谱学,并于1931年获得博士学位。回国后,他加入中研院化学研究所,继续从事分子光谱研究。全面抗战爆发后,吴学周受命将化学所由上海迁至昆明,保存了我国初具规模的化学研究事业。在这一过程中,吴学周的科学生涯也发生了转变。基于“老科学家学术成长资料采集工程”所存日记及相关档案,通过对吴学周早期求学及工作经历的梳理,通过对吴学周早期求学及工作经历的梳理，讨论在当时复杂的社会环境下，吴学周在不同阶段面临的机遇及其作出的个人选择，并藉此窥视科学家个体命运与时代之间的张力。