化学通报杂志

化学通报杂志2025年第5期

• 二维纳米材料光催化CO2转化为C2+化学品的研究进展

  孙 晓,焦明霞,荆莉红

  二氧化碳(CO2)的过量排放引发了全球范围的环境及社会问题,因此开发温和高效的CO2资源化转化技术已成为重要的国际前沿课题。受自然光合作用机制的启发,利用可再生光能驱动CO2转化与利用,为合成高附加值碳基化合物提供了可持续的理想途径。然而,CO2分子热力学稳定性高,且其多电子还原反应路径复杂,动力学过程缓慢,这使得CO2化学转化极具挑战性。目前光催化CO2转化生成的产物主要以C1化合物为主,如何提高附加值更高的多碳产物(C2+)的选择性及反应效率,依然是技术突破的关键。二维半导体纳米材料因其较大的比表面积和优异的光电性质,已成为光催化领域的研究热点。通过优化材料的组成和结构,不仅有助于提升C1化合物的生成效率,还为碳-碳偶联反应生成C2+产物提供了新方向。本文系统综述了二维半导体纳米材料的合成方法,并探讨了其在光催化CO2还原制备C2+化合物中的设计原理,以期为构建高效的人工光催化CO2系统提供理论和实验依据。

• pH响应型荧光探针的研究进展

  刘润乐,曹艳珍,鲁谨菡,刘雨,白燕玲

  生物微环境对于维持细胞稳态具有重要作用,而其中的 pH 微环境在众多生物过程中扮演着关键角色,其异常变化与多种疾病紧密相连。因此早期诊断和准确监测微环境的变化,对于疾病的控制和治疗具有重要意义。针对细胞内不同细胞器的 pH 监测可以揭示细胞生理病理状态,在骨骼疾病研究、炎症监测以及针对肿瘤微环境的诊断与治疗策略开发等方面具有重要意义。在众多医学影像技术中,荧光成像技术凭借无侵入性、分辨率高、可实时监测且对生物体无创等特性脱颖而出。本文聚焦于pH 响应型荧光探针的研究进展,包括探针的设计原理、特性以及生物成像中的应用。

• 基于CRISPR/Cas系统的生物传感器研究进展

  明紫轩,张国军,李玉桃

  成簇规律间隔短回文重复序列及相关蛋白（CRISPR/Cas）系统作为下一代诊断工具，通常与聚合酶链式反应、重组酶聚合酶扩增、滚环扩增等多种技术结合，在基因编辑、病原体检测、即时检测等领域上应用广泛。基于CRISPR/Cas的生物传感器往往具有免扩增、灵敏度高、便携性、成本效益、操作简便等优点，是灵敏检测核酸、蛋白质、细菌等靶标的理想方法。本文对CRISPR/Cas系统的作用机制进行介绍，回顾了基于CRISPR/Cas系统的各类生??物传感器的最新研究进展及其应用，总结了基于该系统生物传感器检测的现状和挑战，希望可以帮助大家进一步了解其未来发展和应用潜力。

• 多糖铜的合成方法、结构特征和生物活性研究进展

  周瓒,黄媚,黄世勇,唐久钦,赵宁,李华锋

  铜是维持生物体生命和生长所必需的微量营养元素之一,参与生物体内多种生化反应和代谢过程,在其细胞机制和信号通路中发挥着重要的生理作用。多糖铜是铜离子与多糖通过共价键结合形成的配合物,与传统的小分子无机铜相比,多糖铜配合物性质稳定温和,具有更好的安全性、抗氧化性、抗菌、抗肿瘤和免疫调节活性,在畜禽生产中有极为可观的应用价值。本文就多糖铜的合成方法、结构特征及生物活性等方面进行了综述,指出多糖铜构效关系复杂、作用机理尚不明确以及缺乏临床研究等问题,并对其应用前景和局限性进行了分析和讨论,以期为多糖铜的开发利用提供参考依据。

• 饮用水系统中胶体态新污染物的研究进展

  李桂菊,孟维峥,赵伟高

  饮用水系统中以胶体态赋存的新污染物具有较强的吸附性和迁移性,容易造成饮用水复合污染。针对胶体态新污染物的概念、在水源水中的赋存特征、饮用水处理系统的去除现状以及在饮用水输配系统中的迁移规律这四个方面的研究进展进行综述。总结发现,水源水中的新污染物容易相互吸附或被其他天然胶体态物质吸附,从而影响彼此的赋存和迁移。传统处理工艺对胶体态新污染物的去除能力有限,高级处理工艺可高效去除胶体态新污染物,但新污染物以胶体态赋存时会影响各工艺的去除效果。未被去除的部分胶体态新污染物会通过供水管网迁移至龙头水,而另一部分则会沉积在管网中。最后,展望了饮用水系统中胶体态新污染物的筛查监测、风险评估和防控治理,以期为饮用水污染控制提供技术参考。

• 分子动力学在新型溶剂设计优化中的应用

  陈思源,虞育杰,韩清清,毕浩,吴平,黄睿

  工业生产中频繁使用石油基有机溶剂,对环境、人体健康等带来负面影响。新型绿色溶剂如离子液体(Ionic Liquids,ILs)、超临界流体(Supercritical Fluids,SCFs)和深共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs),作为传统有机溶剂的替代品,逐渐受到人们的广泛关注。而在实际应用中,现有的表征技术如核磁共振、红外光谱等,尚无法完全揭示分子间的微观作用机理。分子动力学模拟作为一种能从微观层面观测分子行为的方法在新型溶剂设计优化中得到广泛应用。本文对分子动力学的基本流程、常用力场、积分算法和机器学习算法进行了简单概述,重点介绍了分子动力学模拟在设计新型溶剂萃取过程的微观机理研究,并通过耦合机器学习的方法快速优化溶剂萃取性能,达到高效萃取目标化合物目的。最后总结了分子动力学模拟在受力场精度和计算资源等因素的限制下,仍存在精度有待提升的问题,并对新型溶剂萃取的未来发展方向进行展望。

• 改善石蜡相变材料导热性与泄露问题研究进展

  邓鸿,唐波,戴越,吕志鹏,李润柳,程寒

  由于化石燃料的快速消耗和能源需求的不断增加,如何高效地利用和储存能源变得至关重要。相变材料(PCM)通过固-液相变以潜热的形式储存能量,在热能储存中起着关键作用。石蜡作为一种有机PCM,具有较高的相变潜热、化学惰性和适宜的相变温度等特性,但因本身较低的导热性能以及固-液相变产生的泄露问题限制了其在高热传导领域的应用。针对以上问题,通过现有文献综述了多孔材料吸附、添加高导热纳米颗粒改性以及微胶囊化分别对石蜡导热性能的提升和泄露问题的改善,讨论不同复合方法的优缺点并对石蜡复合PCM的未来发展作出展望。

• h-BN/TiO2基复合物光催化降解有机污染物的研究进展

  张皓,王亚娜

  TiO2具有优异的抗光腐蚀性、成本低且无毒，是一种高效的紫外光催化剂。而h-BN因其类石墨烯结构、较大的比表面积、优异的吸附性和化学稳定性，成为光催化剂的理想载体。h-BN与TiO2复合物在有机污染物降解等领域展现出显著的应用潜力。然而h-BN对TiO2光催化性能的提升效果有限，尤其是在可见光催化效率和太阳能利用率方面仍存在挑战。本文综述了h-BN/TiO2基光催化剂的研究进展，系统地分析了其改性方法及其光催化机理，旨在为该类复合材料在光催化领域的应用提供理论参考与依据。

• 噁唑化合物的合成研究进展

  赵咪娜,唐嘉一,李连庆

  噁唑类化合物是在天然产物、药物分子中,普遍存在的一种具有重要结构骨架的物质。因其具有一系列重要的生物活性,如抗细菌、抗白血病、抗病毒和抗癌活性等,噁唑类化合物的合成一直是化学家研究的热点。本文归纳总结了近五年来国内外合成噁唑类化合物的方法并且对部分反应机理进行简述,希望为后期噁唑化合物的合成和研究提供参考及借鉴。

• 吡唑酰胺类衍生物的合成及抑菌活性研究

  房嘉华,王亚虎,赵恩崎,辛鸿玉,金雪微,刘鑫垚,景云荣

  本文合成一系列吡唑酰胺类衍生物针对4种植物病原菌的抑菌活性进行研究。以不同取代的吡唑羧酸与不同芳环取代的脂肪胺进行酰胺缩合,制备得到一系列结构新颖的吡唑酰胺类衍生物,目标化合物的结构经质谱和核磁确证。采用菌丝生长速率法考察目标化合物针对4种不同植物病原菌的体外抑菌活性,筛选出抑菌活性高且具有广谱抑菌活性的候选化合物BX3-3。通过扫描电镜观察经BX3-3(0.05 μg/mL)处理过的小麦赤霉菌的菌丝表面形态发生显著改变,测定其针对琥珀酸脱氢酶(SDH)具有良好的抑制作用,IC50为0.051 μg/mL,与阳性对照氟唑菌酰羟胺相当。

• 长春西汀衍生物的合成、分子对接及活性评价

  刘丽娟,李诗晴,王滔,董张超,潘博文,石洋

  当前，癌症对人类健康构成了严峻挑战，其临床治愈率普遍较低，因此，迫切需要寻找有效的抗肿瘤药物。本研究成功合成了11个全新的长春西汀衍生物，并通过1H-NMR和13C-NMR技术对其结构进行了确认。为了评估这些衍生物的抗癌潜力，我们采用了计算机辅助药物设计中的分子对接方法，将它们分别与8种已知的抗癌靶点进行了分子对接分析。对接结果通过Discovery Studio软件进行了可视化处理，更深入地了解其结合模式，随后采用MTT法验证了分子对接预测药物活性的准确性。分子对接实验结果显示，化合物4、7、11和13与VEGFR2、FAK、IL-2、Cox-2四种蛋白的分子对接效果最为显著，对接打分绝对值超过了7.5，显示出较高的抗肿瘤活性潜力。在后续的体外抗肿瘤活性实验中发现，化合物7的活性优于阳性对照药顺铂。因此，本研究合成的长春西汀生物为抗肿瘤药物的研发提供了新的思路。

• 原子光谱分析的发展历程

  夏欣欣,刘玉荣,岳园园

  原子光谱分析是很重要的元素分析法,广泛应用于我国环境监测、地质勘查等领域,作为仪器分析的典型代表,分析其发展历程可为研究其他仪器分析的发展路径和方向提供参考。经考证与分析,将其发展历程确定为五个阶段:牛顿光谱和夫琅禾费暗线的现象阶段、本生和基尔霍夫光谱分析仪的定性阶段、赛博和罗马金经验公式的定量阶段、原子光谱分析法层出不穷的发展阶段以及原子光谱分析法迭代更新的创新阶段。20世纪60年代前以原子发射光谱法为主,随后诞生原子吸收光谱法和原子荧光光谱法,特别是80年代诞生的电感耦合等离子体质谱法因其独特的优势发展成为广义的原子光谱分析法。各类分析法诞生后,随着样品前处理技术、联用技术、激发光源等的发展,其检测对象、检测技术、检测仪器、检测结果分别朝着痕量化、联用化、小型化、精细化方向发展,拓宽了研究领域,成为普适性更强的分析方法。原子光谱分析的发展经历了从现象到本质、宏观到微观、定性到定量、单一到多元、粗略到精确的转变,是历代科学家们探索创新和仪器技术迭代更新的结果。