化学通报杂志

化学通报杂志2026年第3期

• 离子液体强化电催化氧还原反应的应用研究进展

  张书鸣,郑玲春,谈文娇,王绪武,任彦荣[]

  随着全球能源需求增长和环境问题日益严峻，开发高效、清洁的能源转换技术成为研究重点。氧还原反应(Oxygen Reduction Reacition，ORR)是燃料电池、金属-空气电池等能源器件的核心过程，但其缓慢的动力学和低效率制约了相关技术的发展。离子液体(Ionic Liquid，ILs)因其独特的物理化学性质，如低蒸气压、高电导率、宽电化学窗口及可调控的溶解性，在ORR领域展现出巨大潜力。作为催化剂活性组分或电解质，ILs能够优化反应界面微环境、调控电子结构、增强氧吸附能力，显著提升ORR的活性。本文对ILs在ORR中的最新研究进展进行了论述，重点总结了其在增强ORR催化活性的作用机制，以及在2e-和4e-的应用。此外，本文分析了当前ILs在ORR研究中面临的挑战，并展望了未来发展方向，如机器学习辅助设计、聚合化策略提升稳定性等，为ILs在高效ORR催化体系中的进一步应用提供了理论指导和技术参考。

• 金属有机框架材料作为环境友好型催化剂研究进展

  沈钰涵,熊芸,刘生鹏,闫策,王翎谕,吴晓宇,孙海辉,代志凯

  环境友好型催化剂作为绿色化工的重要组成部分之一，寻找对环境友好的绿色催化剂成为发展绿色化工的一项重要任务。金属有机框架 (MOF)基催化剂具有高比表面积、孔径/孔容可精确调控、高密度分散的活性位点和优异的可循环性的催化特性，在过去几十年里取得了巨大的进展。本文主要综述了金属有机框架材料在污染物催化氧化降解、选择性催化氧化/还原、催化成环加成和酶催化的研究进展，并在此基础上对MOFs作环境友好型催化剂存在稳定性不足、规模化制备困难及电子传递效率低等问题提出了多维度的解决方案，以推动MOF在环境友好型催化中的工业化应用。

• 细胞内极性响应型荧光探针的研究进展

  毛启鑫,金子妍,汪雪净,东鑫悦,张晓青,赵艳艳

  细胞极性作为细胞微环境中的关键物理化学参数之一,在调控生物大分子构象、膜流动性、酶活性及信号转导等基本生物学过程中发挥着重要作用。极性微环境的异常变化与多种疾病(如癌症、脂肪肝、神经退行性疾病等)的发生发展密切相关。因此,实时、精准地监测细胞极性的动态变化,对于揭示疾病机制及开发新型诊断策略具有重要意义。传统检测方法难以在活细胞及复杂生命体系中对极性进行原位、动态监测,而荧光成像技术凭借其高灵敏度、高时空分辨率、无损实时及可定量等优势,已成为研究亚细胞极性微环境的核心工具。本文系统综述了近五年来基于香豆素、萘二甲酰亚胺、BODIPY、尼罗红、芘等荧光母体的极性响应型探针的研究进展,重点探讨其分子设计策略、光物理性质、成像机制及在细胞器定位、疾病模型成像等方面的生物应用,并对未来极性荧光探针的发展趋势进行展望。

• 靶向线粒体荧光探针的研究进展

  王雨婷,燕校龙,高梦香,刘艺璇,孟子晴,刘振波

  粒体作为真核细胞内重要的细胞器，不仅是细胞的主要能量来源，还参与重要的生理和疾病过程，与细胞稳态、信号传导、免疫和代谢等过程密切相关。在线粒体水平上研究生物反应的机制如物质代谢、应激反应、细胞衰老等，可以为相关疾病的发病机制提供有效信息，为早期诊断和治疗提供指导。本篇文章从不同荧光团的角度介绍了线粒体靶向荧光探针，分别介绍探针的反应机理、荧光光谱响应、细胞成像等。线粒体靶向荧光探针检测的物质主要是活性氧、活性硫等，也可根据线粒体极性、粘度等差异将癌症细胞与生活系统中的正常细胞区分开来，为包括癌症在内的诸多疾病早期诊断提供了有用工具。

• 烯烃1,2-膦官能团化反应研究进展

  张峻源,任向征,苗志伟

  烯烃1,2-双官能团化反应是有机合成中从烯烃直接构建C-X (X = C, N, O…)键的重要策略,其优点包括良好的区域选择性、步骤经济性和原子经济性,符合绿色化学的发展要求。有机膦化合物在医药、农药、材料科学及配体化学等领域具有重要价值,因此发展简单高效构建碳-磷键的合成方法受到广泛关注。本文综述了在构建碳-磷键的同时,构建碳-碳键、碳-氮键、碳-硫键、碳-氧键和碳-卤键的反应研究进展,并对该领域的未来发展方向进行了展望。

• 绿色生物质基碳点的制备和应用研究进展

  张小玉,郭意,刘炳鑫,杨晨晨,李苏巧,王鹏,姚常浩

  随着全球能源危机现象的加重，绿色可持续发展理念在纳米材料领域的逐渐深入，生物质基碳点（B-CDs）的开发得到了研究者们的高度重视。B-CDs的原料可来源于植物、动物、微生物以及生活废弃物等，原料的丰富使得制备的B-CDs具有不同的元素组成和表面状态，从而表现出不同的特性如抑菌性、低毒性、高选择性、光稳定性和高生物相容性等优点，可被应用于抑菌、包装、检测、电化学、防伪以及医学等多个领域。本文重点综述了近年来多源B-CDs的制备及其在不同领域的应用现状，并提出未来B-CDs可能存在研究重点方向和发展趋势，为B-CDs的开发应用和发展提供了新的思路和可借鉴的理论基础。

• 质子调控“Off-On-Off”型三联吡啶Ru(II)配合物近红外光开关

  杨薇,廖姨成,林浩,代永成

  设计合成一种新型近红外发光钌(II)配合物[Ru(Bitpy)(Ppytpy)](ClO4)2。该配合物在空气饱和水溶液中于730 nm处呈现近红外发射，兼具225 nm的大斯托克斯位移与0.0031的相对量子产率。值得注意的是，其pKa1 = 2.27，在强酸条件下既表现出显著的pH响应特性，且保持了优异的光稳定性。在Britton-Robinson缓冲体系中，该配合物展现出独特的“off-on-off”型近红外发光开关行为，且一个关键开关转换点位于强酸区。这一特性使其有望克服传统探针在胃酸等极端环境中的局限性，为开发近红外、耐酸型光动力学药物提供了新的候选材料。

• 噻吩[3,2-c]吡唑-3胺类GSK-3β抑制剂的3D-QSAR、分子对接及分子动力学研究

  陆弈萍,王祯鲂,张璐,王丽伟,闫超群,梁泰刚

  糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)是阿尔茨海默病药物研发领域的核心靶点。本文选取近期报道的一系列噻吩[3,2-c]吡唑-3胺类GSK-3β抑制剂作为研究对象,开展三维定量构效关系(3D-QSAR)分析。其中,比较分子场分析模型(CoMFA：q2=0.595,ONC=6,r2=0.957)和比较分子相似性指数分析模型(CoMSIA：q2=0.667,ONC=6,r2=0.958)具有良好的预测能力。基于所构建的3D-QSAR模型构效关系分析,本文设计了128个新型化合物。经活性预测发现,其中10个化合物在CoMFA和CoMSIA模型中的预测活性均优于参考分子28(数据集中活性最高),86个化合物在单一模型中的预测活性优于参考分子28。通过ADMET预测和分子对接进一步筛选获得4个与GSK-3β蛋白结合自由能高、合成可行性高、低毒的化合物(a48、a88、a89和a96)。分子动力学模拟结果显示,4个化合物与GSK-3β蛋白形成的复合物结合构象稳定；结合自由能分解进一步表明,与关键氨基酸残基ILE62、PHE67、VAL70、ALA83、LEU132、TYR134、THR138和LEU188形成的疏水相互作用在配体与GSK-3β的结合过程中发挥重要作用。综上,本研究为新型噻吩[3,2-c]吡唑-3胺类GSK3β抑制剂的设计提供理论依据。

• 四醚类Ziegler-Natta催化剂内给电子体的合成与应用

  王继成,张红星,高艳,王霞,黄安平,曾会应,王为

  以四溴新戊烷与长链醇为原料,采用Williamson醚化反应并以氢化钠为碱,合成了4种四醚化合物。并通过1H NMR对产物进行结构表征,证实了目标分子的结构。再以所制备的四醚类化合物为内给电子体、合成MgCl2负载的Ziegler-Natta 催化剂,配合三乙基铝助催化剂和氢气链转移剂进行了丙烯聚合评价。结果显示,四醚类内给电子体可赋予催化剂较高活性与稳定的分子量分布,其中9,9-双((2-丙氧基乙氧基)甲基)-4,7,11,14-四氧十七烷为内给电子体时,聚合活性最高,达到41.20 kgPP/gCat。研究表明,四醚类内给电子体具有结构简单、制备便捷、成本较低和毒性较小等优势,具备进一步应用与推广的潜力。

• 一种壳寡糖基纳米杀菌剂的制备、表征及抑菌活性 ——新农科背景下科教融合式综合研究性实验设计

  贾金亮,张燕恒,赖静云,汤日元,朱 丽

  依托双一流农业高校平台，通过开设综合研究性实验课程，将新的科研成果融入本科实验教学，运用化学技术+农业应用的实验课程模式，培养乡村振兴需求的创新复合型人才。本实验设计了一种壳寡糖基纳米载体负载多菌灵杀菌剂，并对其制备方法、结构、药物缓控释及动力学模型、抑菌活性进行了研究。实验过程涵盖文献查阅、实验方案分析、小组模块实验、数据处理与结果讨论、汇报交流等环节，充分调动了学生的学习主动性，拓展了学生视野，强化了跨学科思维，提升了学生多学科专业基础知识、实验技能和创新能力，为培养兼备学科交叉融合知识体系和满足农业现代化需求的创新复合型人才提供支撑。

• 基于AI辅助和项目驱动的电化学创新实验设计——过渡金属氧化物的电沉积制备及电催化性能测试

  张爱勤,罗河伟,王诗文,杜淼,宋延华

  为响应新工科对复合型创新人才的培养要求,以过渡金属氧化物的电沉积制备及电催化性能研究为实验载体,设计了基于人工智能(AI)辅助和项目驱动的电化学综合设计性实验。教学实践表明,通过文献调研、方案设计、实验操作、数据分析和成果展示的全流程实验训练,不仅加深了学生对无机非金属材料、电化学原理、电化学测量及电催化等理论知识的理解,提升了知识整合、实践操作及问题分析与解决的综合能力,也有效促进了科学思维、数字素养、团队协作意识与创新意识的培养。

• 黄耀曾有机合成方法学创新模式研究

  张宏志

  黄耀曾以一个关键假说为基点，以砷叶立德、锑叶立德、碲叶立德为主线，分四个阶段推进合成方法学体系的建构：预言砷叶立德的活性大，设计三种类型的对照实验；与北京大学开展联合研究，寻求化学行为差异的谱学依据；将视角延伸到有机锑和有机碲，挖掘共性和个性以丰富体系的内涵；从简约、原子经济性改造传统方法，使合成方法学向绿色、高效的方向转变。研究科学家的创新模式具有重要的史学和创新意义。

• 原子核外电子排布之构造原理的来龙去脉

  梁剑伦,崔夏冰

  原子核外电子排布是化学学科物质结构知识的核心教学内容之一，其中构造原理是假设电子逐步排入原子的思维模型。基于科学史对构造原理的认知过程进行概述，发现构造原理在不同时期有不同内涵，并将其划分为萌芽、酝酿、确立和完善的4个典型阶段。根据构造原理的来龙去脉，可挖掘构造原理的独特认知价值，也能在一定程度上理解其在各类教材中表述不一致的原因。