肝醇脱氢酶催化乙醇氧化生成乙醛反应机理的理论研究

 采用 B3LYP 方法研究了肝醇脱氢酶催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化乙醇生成乙醛的反应机理. 优化得到了反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型, 并计算了在蛋白质或水环境下有或没有肝醇脱氢酶时的反应势垒. 结果表明, 没有催化剂时, 乙醇负离子的形成及其被氧化生成乙醛的反应势垒都很高, 常温下反应难以进行; 当肝醇脱氢酶存在时, 乙醇负离子可以与肝醇脱氢酶中的 Zn2+配位形成络合物, 从而极大地降低了这两步的反应势垒, 使得反应在常温下容易进行.     

过硫酸盐与吡咯烷体系引发丙烯酰胺聚合反应机理的研究

我们曾经报道过硫酸盐和脂肪族六元环胺可以组成氧化还原引发体系用于烯类单体水溶液聚合,并且证实环仲胺如吗啉(MP)和哌啶(PD)被氧化后生成氮自由基参与了引发反应。本文对过硫酸盐和五元环胺吡咯烷(PyD)组成的引发体系进行了研究。 1 实验部分     

间溴苯甲酸在Pt电极上的电氧化反应

采用循环伏安法和原位傅里叶变换红外(FTIR)光谱法研究了碱性介质中间溴苯甲酸(3-BBA)在Pt 电极上的电化学氧化反应. 3-BBA 在Pt 电极上有良好的电化学活性. 在较低的氧化电位作用下(1000 mV), 3-BBA自由基负离子先在Pt 电极上失去一个电子, 生成对应的自由基, 继而发生脱羧反应生成溴苯自由基阳离子和二氧化碳. 随着电位的正移, 吸附在电极表面的羟基自由基进攻溴苯阳离子, 发生脱溴反应, 生成苯酚. 随着电位的升高, 苯酚继续氧化生成苯二酚以及苯醌等, 部分苯环还可经开环得到马来酸和富马酸.     

α-氰基-P-X苯基乙酸乙酯的[Cu^2+(OH^-)TMEDA]2Cl2-催化氧化偶联反应机理

在[Cu^2+(OH^-)TMEDA]2Cl2^-催化下(TMEDA为N, N, N', N;-四甲基乙二胺),α-氰基-P-X苯基乙酸乙酯(X=OCH3, CH3, Cl, H和NO2)经氧化偶联反应, 获得高产率的二聚体。产物中meso异构体的含量均大于dl异构体的含量。IR, 1H NMR和EPR对反应过程进行研究, 结果表明, 反应机理为底物以CN取代催化剂中的OH^-, 生成反应中间体配合物, OH-夺取底物的α-H, 产生相应的碳负离子, 碳负离子向Cu^2+单电子转移生成自由基, 自由基偶合而生成产物。氧将Cu^+氧化为Cu^2+, 使反应继续进行。     

Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

 利用程序升温脱附、程序升温还原、程序升温表面反应、程序升温反应和化学捕获反应等手段，对Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应进行了研究．结果表明，Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气机理属于热解－氧化反应机理．甲烷首先在催化剂上发生解离吸附，产生具有不同H／C比的化学吸附物种CHx（x＝1～3）．其中，具有较高H／C比的CHx可能是甲烷部分氧化反应的活性物种，而具有较低H／C比的CHx可能是催化剂上积碳并导致催化剂失活的来源．活性物种CHx在活性氧物种的作用下，生成含氧中间体物种CHxO或继续脱氢．含氧中间体物种进一步分解，即生成CO和H2；CO2也可由CHx或CHxO物种进一步氧 化生成．     

α-氰基-P-X苯基乙酸乙酯的[Cu^2+(OH^-)TMEDA]2Cl2-催化氧化偶联反应机理

在[Cu~(2+)(OH~-)TMEDA]_2Cl_@~-催化下(TMEDA为N,N,N′,N′-四甲基乙二胺),α-氰基-p-X苯基乙酸乙酯(X=OCH_3,CH_3,Gl,H和NO_2)经氧化偶联反应,获得高产率的二聚体。产物中meso异构体的含量均大于dl异构体的含量。IR,~1HNMR和EPR对反应过程研究结果表明,反应机理为底物以CN取代催化剂中的OH~-,生成反应中间体配合物,OH~-夺取底物的α-H,产生相应的碳负离子,碳负离子向Cu~(2+)单电子转移生成自由基,自由基偶合而生成产物。氧将Gu~+氧化为Cu~(2+),使反应继续进行。     

超分子自由基:构筑、调控与功能

自由基既是新型功能材料的构筑基元,也是常见的反应中间体.调控自由基的活性,具有重要的理论意义和应用价值.为此,我们提出了"超分子自由基"的概念,系指通过非共价作用稳定或活化的自由基.基于葫芦脲的主客体化学,构筑了不同结构的超分子自由基,借助葫芦脲分子的结构特征,从三个方面对自由基的活性进行调控：（1）利用葫芦脲的空间位阻效应和静电效应,稳定自由基阴离子,从而构筑了新型有机近红外光热转换材料,并应用于选择性抗菌;（2）利用葫芦脲的静电效应,活化自由基阳离子,实现了对芬顿氧化反应的显著加速;（3）利用葫芦脲主客体化学的动态可逆性,实现了对反应中间体活性的自适应调控,从而显著地提升了醇氧化反应的催化效率.上述研究表明,构筑简便、活性可调的超分子自由基在功能材料和超分子催化领域具有广阔的应用潜力,未来有望得到进一步的发展.     

动力学分析方法检测酶反应活性中间体的研究

提出了一种检测酶反应活性中间体的动力学新方法，利用中间体的反应活性，加入合适的竞争剂使中间体在转化产物的同时能与竞争剂反应，监测中间体与竞争剂反应的动力学过程的以获得中间体信息，该法既能研究自由基中间体，也能研究非自由基中间体，便于研究快反应和跟踪动态过程，用该法对辣根过氧化酶催经过氧化氢氧化去甲肾上腺素的中间过程进行了研究。     

原位红外光谱法研究对氯苯酚在Pt电极上的电氧化行为

采用原位红外光谱法研究了碱性条件下对氯苯酚(PCP)在Pt电极上电化学氧化的脱氯反应机理. 研究结果表明Pt电极对PCP有良好的电化学反应活性, 其氧化过程首先是对氯苯酚负离子氧化生成对氯苯氧自由基, 该自由基可与对氯苯酚负离子作用生成芳香醚低聚物; 随着电位升高, 对氯苯酚负离子经电化学氧化生成了苯二酚盐(还可能存在其氧化产物不饱和羧酸盐); 当电位继续升高, 苯二酚盐进一步氧化形成苯醌; 最后, 在Pt表面生成小分子羧酸盐, 同时生成了最终产物CO2. 但由于芳香醚低聚物等不溶性聚合物膜的形成并吸附在Pt电极表面, 可造成Pt电极毒化, 使得Pt电极在使用过程中逐渐失去活性.     

竹红菌甲素光敏氧化反应机制

本文报道了在竹红菌甲素的光敏氧化反应中, 原初反应产生了^1O2、O2和H2O2,在一些还原性底物(5-羟基色氨酸、色氨酸、组氨酸、蛋氨酸和赖氨酸等)的存在下, 体系中形成的O2量大大增加。证明了体系中的^1O2是通过三重态的竹红菌甲素和基态氧进行能量传递形成的, O2是体系中的竹红菌甲素负离子自由基和基态氧进行单电子转移的结果, H2O2是体系中存在的竹红菌甲素二价负离子还原基态氧的产物。在一些底物存在下, 次级反应产生了.OH。我们也发现竹红菌甲素具有弱的抽氢能力而生成一些有机自由基, 这些有机自由基的形成促进了各种活泼态氧的相互转化, 因此我们认为竹红甲素的光敏氧化是各种活泼态氧和一些有机自由基综合反应的结果。     

过硼酸钠选择氧化苯硫基乙酸酯的研究

近年来,亚砜的研究十分活跃,苯亚磺酰基乙酸酯是有用的合成中间体,它可以起烷基化反应、Michael反应和缩合反应.我们在含硫碳负离子的研究工作中需要一系列的苯亚磺酰基乙酸酯(3_(a—j))作为合成中间体.合成这类化合物最方便的方法是用合适的硫酚制成硫醚后进行选择性氧化,常用的氧化剂是过氧化氢、过碘酸钠和间氯过苯甲酸.但是,各种方法均有不足之处.例如,用过氧化氢容易发生过度氧化,导致产品不纯;间氯过苯甲酸价高;按文献用过碘酸钠氧化硝基苯硫乙酸酯(2_(a—j)),反应难以进行.不久前,Mckillop等报道用过硼酸钠(NaBO_3·4H_2O)可使硫醚氧化生成亚砜.但是,他们的研究对象仅局限于结构简单的二烃基硫醚,而在分子内若有其它官能团时能否进行选择性氧化,则未见报道.我们进行了过硼酸钠选择氧化苯硫基乙酸酯的研究,取得了很好的结果.     

近期热点文章

关键词:有机电合成·自由基电化学·杂环化合物P.Xiong,H.C.Xu.Chemistry with Electrochemically Generated N-Centered Radicals.Acc.Chem.Res.,2019,52,3339-3350.有机电合成是电化学的重要分支科学,电生自由基反应已成为合成杂环化合物的重要途径.相比于碳自由基化学,氮自由化学研究相对缺乏,主要是缺少便捷、通用的氮自由基形成方法.厦门大学徐海超教授课题组以稳定易得的N-H键为氮自由基前驱体,采用电氧化反应高效可控地生成氮自由基,利用该活性中间体实现了系列传统方法难以进行的高选择性电氧化偶联反应,为多种重要杂环结构提供高效、绿色合成新路线.该综述对电生氮自由基反应研究进行了系统总结,阐释了电氧化形成氮自由基的原理、方法及其在合成化学中的应用.     

大气有机硫酸酯化合物的特征及形成机制

本文总结了大气二次有机气溶胶的重要组分——有机硫酸酯化合物的特征及其形成机制的研究进展,并对相关研究进行了展望。近年来,通过实验室模拟与欧美地区的实际大气气溶胶样品的分析对比,发现有机硫酸酯化合物多由异戊二烯、α-/β-蒎烯以及其他单萜烯和倍半萜烯等经OH自由基、NO₃自由基或臭氧氧化后的反应产物与硫酸或硫酸盐气溶胶进一步反应而形成。有机硫酸酯化合物也可以通过硫酸或硫酸盐气溶胶反应性获取乙二醛等羰基化合物而形成。硫酸盐气溶胶酸性的增强会促进有机硫酸酯化合物的生成。有机硫酸酯化合物在水溶液中比较稳定,强酸性条件下才会发生水解作用。目前有机硫酸酯化合物的有效检测手段是离线电喷雾电离质谱(electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)或在线气溶胶质谱(aerosol mass spectrometry, AMS)方法。     

氮自由基启动的1,n-烯炔环化反应

C–N键广泛存在于药物、天然产物和功能材料中,而氮中心自由基在C–N键的构建中起到关键作用.但是,与广泛使用的碳中心自由基相比,氮中心自由基由于缺乏实用简便的产生方法而尚未得到充分研究.因此,发展高效的氮中心自由基引发反应迫在眉睫.在过去的几年里,得益于可信赖且可控制的自由基化学的兴起,可以通过热分解、氧化剂促进、金属盐催化或电催化来产生氮中心自由基.1,n-烯炔环化不仅可以一步反应同时构建形成两个或多个新的化学键,而且可以高选择性引入各种外部官能团,被认为是构建复杂环状化合物必不可少的方法.传统上,通过贵金属(例如Au、Pd、Rh、Ru等)和/或引发剂介导/催化来实现1,n-烯炔环化反应.1985年,Curran和他的同事报道了具有里程碑意义的工作,该方法通过碘代烯炔类化合物的分子内自由基串联环化反应实现了(±)-hirsutene的简洁全合成.受该工作的启发,并伴随着现代合成技术的发展,自由基启动的1,n-烯炔环化由于反应条件温和、具有较高的官能团兼容性、原子利用率高、通常不使用化学计量的金属催化剂和/或有毒引发剂,因而受到化学家们越来越多的关注.在此背景下,化学工作者已经开发了多种氮中心自由基启动的1,n-烯炔类化合物环化反应的方法.然而,据我们所知,目前还没有专门针对该主题的综述,因此本文及时进行总结分析.迄今为止,氮中心自由基启动的1,n-烯炔环化反应大概分为三种途径:(1)氮中心自由基选择性的与1,n-烯炔的C=C键进行加成反应,然后通过分子内环化以生成烯基自由基中间体,最后借助进一步环化反应、氢原子攫取或自由基偶联以得到最终产物;(2)涉及到氮中心自由基与1,n-烯炔的C≡C键的选择性加成反应、分子内环化及氧化脱氢;(3)借助分子内原位生成的氮中心自由基来启动的,随后经过两次分子内环化、单电子转移氧化及脱氢反应转化为最终产物.本文将依据氮中心自由基的类型,分为硝基自由基、叠氮自由基和酰胺自由基进行讨论,并将重点放在生成氮中心自由基的方法及其环化模式、相关反应机理以及存在的挑战上.     

Wen‐Ting Wei a,*, Qiang Li a,b, Ming‐Zhong Zhang c,Wei‐Min He d,#

C–N键广泛存在于药物、天然产物和功能材料中,而氮中心自由基在C–N键的构建中起到关键作用.但是,与广泛使用的碳中心自由基相比,氮中心自由基由于缺乏实用简便的产生方法而尚未得到充分研究.因此,发展高效的氮中心自由基引发反应迫在眉睫.在过去的几年里,得益于可信赖且可控制的自由基化学的兴起,可以通过热分解、氧化剂促进、金属盐催化或电催化来产生氮中心自由基.1,n-烯炔环化不仅可以一步反应同时构建形成两个或多个新的化学键,而且可以高选择性引入各种外部官能团,被认为是构建复杂环状化合物必不可少的方法.传统上,通过贵金属(例如Au、Pd、Rh、Ru等)和/或引发剂介导/催化来实现1,n-烯炔环化反应.1985年, Curran和他的同事报道了具有里程碑意义的工作,该方法通过碘代烯炔类化合物的分子内自由基串联环化反应实现了(±)-hirsutene的简洁全合成.受该工作的启发,并伴随着现代合成技术的发展,自由基启动的1,n-烯炔环化由于反应条件温和、具有较高的官能团兼容性、原子利用率高、通常不使用化学计量的金属催化剂和/或有毒引发剂,因而受到化学家们越来越多的关注.在此背景下,化学工作者已经开发了多种氮中心自由基启动的1,n-烯炔类化合物环化反应的方法.然而,据我们所知,目前还没有专门针对该主题的综述,因此本文及时进行总结分析.迄今为止,氮中心自由基启动的1,n-烯炔环化反应大概分为三种途径:(1)氮中心自由基选择性的与1,n-烯炔的C=C键进行加成反应,然后通过分子内环化以生成烯基自由基中间体,最后借助进一步环化反应、氢原子攫取或自由基偶联以得到最终产物;(2)涉及到氮中心自由基与1,n-烯炔的C≡C键的选择性加成反应、分子内环化及氧化脱氢;(3)借助分子内原位生成的氮中心自由基来启动的,随后经过两次分子内环化、单电子转移氧化及脱氢反应转化为最终产物.本文将依据氮中心自由基的类型,分为硝基自由基、叠氮自由基和酰胺自由基进行讨论,并将重点放在生成氮中心自由基的方法及其环化模式、相关反应机理以及存在的挑战上.     

分子筛催化剂-亚硫酸盐体系降解水中对乙酰氨基苯酚

过渡金属诱导亚硫酸盐体系产生硫氧自由基是一种新型的高级氧化技术,比常规的高级氧化过程(基于羟基自由基等)有更优越的性能.我们对过渡金属离子活化过硫酸盐和亚硫酸盐的硫氧自由基生成链式反应过程、自由基用于氧化有机污染物的国内外研究现状进行了大致总结,并以SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法制备Co-SBA-15固相催化剂,将此固相催化剂用于活化亚硫酸钠,产生强氧化性自由基,以此来降解制药废水中典型污染物对乙酰氨基酚(APAP).通过正交试验,探讨了pH、温度、钴离子与亚硫酸根的比值(简称钴硫比)、气体含氧量等参数对污染物降解效果的影响.对催化剂进行表征,对体系中产生的自由基类型进行检测,结合实验结果和文献资料对降解产物进行了分析,探究了APAP的降解原理.     

竹红菌甲素光敏氧化反应机制

本文报道了在竹红菌甲素的光敏氧化反应中,原初反应产生了~1O_2、O_2~-和H_2O_2,在一些还原性底物(5-羟基色氨酸、色氨酸、组氨酸、蛋氨酸和赖氨酸等)的存在下,体系中形成的O_2~-量大大增加。证明了体系中的~1O_2是通过三重态的竹红菌甲素和基态氧进行能量传递形成的,O_2~-是体系中的竹红菌甲素负离子自由基和基态氧进行单电子转移的结果,H_2O_2是体系中存在的竹红菌甲素二价负离子还原基态氧的产物。在一些底物存在下,次级反应产生了·OH。我们也发现竹红菌甲素具有弱的抽氢能力而生成一些有机自由基,这些有机自由基的形成促进了各种活泼态氧的相互转化,因此我们认为竹红菌甲素的光敏氧化是各种活泼态氧和一些有机自由基综合反应的结果。     

利用金属-自由基相互作用调控自由基的定向转化（英文）

近年来光催化研究的兴起极大地促进了传统自由基化学的发展.在光照下,被激发的光催化剂会与底物发生电荷转化,从而在非常温和的条件下产生自由基中间体.自由基物种非常活泼,可快速地发生各类C–C偶联或者断键反应,但自由基的高活性同时意味着难以实现其可控的转化.特别是在多相光催化体系中,实现自由基物种的定向转化仍非常困难.光照条件下,半导体光催化剂的光生电子或空穴可以活化底物产生各种活泼的自由基物种,但往往在随后的自由基转化反应中扮演着旁观者的角色.即产生的自由基中间体可以自由地扩散和反应,它们会彼此碰撞发生自由基-自由基偶联反应,与表面活性氢物种反应,或者进一步被氧化为相应的碳正离子进而转化为一系列复杂的产物.因此,多相光催化剂表面不受控的自由基反应限制了其在很多重要领域(例如合成化学以及生物质转化等)的进一步应用.本文提出在半导体催化剂表面构建特定的金属位点,利用金属-自由基相互作用来调控在半导体表面产生的自由基物种的定向转化.以苯乙酸在金属/TiO₂催化剂上的光催化脱羧为模型反应进行研究.光照条件下,苯乙酸在TiO₂上被光生空穴氧化发生脱羧反应,...     

基于自由基机理的有机硼酯化反应

有机硼酸和硼酸酯化合物是以Suzuki-Miyaura偶联为代表的多种重要化学反应的底物.发展有机硼化合物的高效合成方法具有重要意义.近十年来,基于自由基机理的有机硼酯化反应得以发展,并迅速成为高效构建碳硼键的一类重要方法.自由基硼酯化反应的一般策略为：利用不同反应条件产生的碳自由基活泼中间体与联硼化合物反应,生成相应的有机硼酸或硼酸酯.本文根据反应产生的碳自由基种类的不同,将硼酯化反应分为基于芳基自由基和基于烷基自由基两大部分.各部分依据自由基前体种类的不同,又具体分为基于碳氮、碳氧、碳卤等化学键的硼酯化反应以及羧酸脱羧硼酯化反应.最后,我们进一步总结分析了未来自由基硼酯化反应的研究趋势.     

铜催化对C-C不饱和键铜氢化引发的多米诺反应

总结了由铜催化的对C-C不饱和键铜氢化反应引发的多米诺反应,反应过程包括铜氢活性物种的产生、对C-C不饱和键的加成及铜氢物种的再生,其中的C-C不饱和键来源于α,β-不饱和酮、α,β-不饱和羧酸酯、芳基烯烃、脂族族烯烃以及炔烃.反应中氢硅烷作为氢负离子源,铜氢化反应产生的中间体随后对极性不饱和键如羰基和亚胺进行加成反应或对饱和键进行取代反应,最终生成两个或多个化学键.反应不需要对中间产物进行纯化,也不需要改变操作条件,方法简洁高效,在有机合成中有重要的应用价值.