碳纳米管负载钯基催化剂催化氧化2,5-呋喃二甲醇合成2,5-呋喃二甲酸

为积极应对化石能源枯竭和生态环境日益严峻等问题,可再生生物质资源的深度开发并进一步替代传统能源或石化原料被广泛认可.利用高效催化技术将生物质资源转化为高附加值的平台化合物,有望衍生出大量具备新颖结构与功能的绿色化学品.2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为重要的生物质基平台化合物之一,具有巨大的市场应用价值,其中因其与化石基对苯二甲酸(PTA)有着极其相似的化学结构,以FDCA替代PTA作为合成单体制备大宗聚合物备受关注.以5-羟甲基糠醛(HMF)为原料,采用多相催化体系(主要是贵金属催化剂)选择氧化制备FDCA是目前广泛采用的方法.但“HMF路线”面临一些基础性的难题,如HMF熔点较低,需低温存储,增加了实际应用中的运输成本;HMF在碱性溶液中易降解,导致反应过程中碳平衡损失;HMF结构中含有的不对称的羟基和醛基官能团在氧化反应中会发生竞争反应,致使反应副产物较多;此外,碱性反应介质中通常会得到醛基优先氧化的中间体5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA),但由于HMFCA结构中羧基官能团的存在使得羟基进一步氧化较为困难,通常需要增加碱浓度、提升温度或压力,使反应条件变得苛刻.因此,寻求新的原料替代HMF,实现温和条件下高效合成FDCA具有重要意义.本文采用改性后的碳纳米管负载Pd催化剂(Pd/o-CNT),从具有独特对称结构的2,5-二羟甲基呋喃(BHMF)出发,提出一种新颖、高效催化合成FDCA的“BHMF路线”.反应在60°C常压下进行,BHMF在20 min内即可完全转化,60 min后FDCA的产率最高可达93.0%,优于相同条件下HMF为原料时的性能(FDCA产率仅为35.7%).相比于未作处理的碳纳米管负载钯催化剂(Pd/CNT),Pd/o-CNT催化剂具有更高含量的氢化钯(PdH_x)物种,显著促进了FDCA产率的提升.Pd/o-CNT在循环使用10次后,BHMF仍能完全转化,FDCA产率维持在75%.稳定性下降可能与活性物种流失、团聚及价态变化有关.基于对照试验,本文提出了可能的反应路径,即BHMF主要是通过2,5-二甲酰基呋喃和5-甲酰基-2-呋喃甲酸作为过程中间体,有效转化为FDCA,从而规避并减少生成HMF和活性较低的HMFCA.本文通过以新原料BHMF作底物,实现了高效制备生物基平台化合物FDCA,为生物质的产业化应用提供了新的研究思路.     

PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒高效电催化氧化5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)的电催化氧化被认为是合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)最环保、经济和有效的方法之一,它可作为聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的生物基前体。在这项工作中,我们通过低温溶剂热法合成了PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒,并在不改变颗粒结构和组成的情况下进行了简易的处理以去除表面活性剂。负载在碳载体上的合金纳米催化剂无论是否含有表面活性剂在HMF电催化氧化为FDCA的过程中都表现出比商业Pt/C更好的催化性能。且表面活性剂的去除可以进一步提高其电催化性能,表明高熵合金纳米粒子在电催化和绿色化学中具有广阔的应用前景。     

电催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸

在第75届联合国大会上,我国承诺力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。主要由光合作用产生的生物质将在双碳目标中扮演重要角色,通过高效转化可衍生出一系列替代化石产品的高值化学品。其中,2,5-呋喃二甲酸(FDCA)由于具有与石油基对苯二甲酸(TPA)相似的共轭碳环和二酸结构,可替代TPA用于合成热稳定性能、气体阻隔性能更优的生物基呋喃聚酯,大幅降低聚酯行业对化石资源的严重依赖。此外,FDCA在医药、香料、金属配位化学方面也有广泛应用,从而被认为是12种最具潜力的生物基平台化合物之一。FDCA通常可由5-羟甲基糠醛(HMF)通过催化氧化进行合成。相比于需要贵金属催化剂、高温和高压条件、以化学势作为驱动力的传统热催化方法,电催化氧化采用电极电势作为主要驱动力,是更为绿色和高效的新颖合成方法。本综述对电催化氧化制备FDCA反应所用的贵金属、过渡金属和非金属催化剂进行了总结与分析,梳理了催化剂设计和反应机理的研究脉络,并指出了该领域发展所面临的挑战与机遇。     

碱性条件下Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化反应

以活性炭负载金属钌(Ru/C)为催化剂,在碱性水溶液中研究了5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化反应.与MgO,Ca(OH)₂和NaOH相比,加入具有合适碱强度的镁铝水滑石有利于生成5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)或2,5-呋喃二甲酸(FDCA).X射线光电子能谱实验表明金属态的钌是活性催化中心.同位素示踪结果则表明水而非氧气提供了5-甲酰基-2-呋喃甲酸及2,5-呋喃二甲酸等羧酸产物的氧源.根据这些结果,并结合HMF和2,5-呋喃二甲醛氧化的动力学研究,我们提出HMF选择性氧化制备FFCA遵循Langmuir-Hinshelwood反应机理.其中,HMF在金属Ru表面饱和解离吸附,在解离吸附的氧原子的协助下发生β-脱氢生成2,5-呋喃二甲醛(DFF)吸附物种.该DFF物种进一步发生水合与氧化形成FFCA产物.     

FDCA基聚酯的合成、性能及应用研究进展

生物质资源是一种储量丰富的可再生资源。生物质资源的高效利用不仅具有非常巨大的经济和生态价值,而且对新能源与生物基合成材料的可持续发展战略具有重大意义。由植物纤维素等生物质材料经生物或者简单化学过程处理,可获得丰富的生物基单体2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。FDCA可用于生物基聚酯材料的合成。FDCA系列聚酯材料性能优异,可作为由石油基单体对苯二甲酸(PTA)而合成的芳香族聚酯材料(例如PET)的一种潜在的高性能生物可降解替代材料。本文简要说明了生物基单体FDCA的物性及制备方法,并重点阐述了包括聚呋喃二甲酸乙二酯(PEF)与聚呋喃二甲酸丁二酯(PBF)等一系列FDCA基聚酯材料的合成及性质,同时对FDCA基聚酯材料的应用进展进行了简要介绍,最后对FDCA基聚酯生物基合成材料的发展前景作了初步展望。     

生物基聚酯单体2,5-呋喃二甲酸的制备及应用研究进展

化石资源的巨量使用所带来的环境污染、气候变暖和资源能源危机等问题已日益成为全球学术界和产业界关注的焦点,发展绿色可再生生物质资源是当今研究的重中之重.2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为最有价值的生物基平台化合物之一,逐渐受到广泛关注.综述了化学法和生物法制备FDCA的研究进展,介绍了FDCA在聚酯、聚酰胺、金属有机骨架材料、药化合成、增塑剂等方面的应用,并对应用前景和研究趋势进行了展望.     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种重要且多用途的生物质基平台化合物,可被转化为多种高附加值化学品,如乙酰丙酸、2,5-二甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲醇、γ-戊内酯、5-氨基乙酰丙酸等,而这些化学品可进一步作为化石燃料替代品、燃料添加剂或作为聚合物单体或医药产品等进行应用。葡萄糖是由纤维素水解大量得到的六碳单糖,由葡萄糖制备HMF是生物质资源最大化利用的有效途径之一。本文通过对近几年HMF制备方法的概述,分别由催化剂、反应体系两方面进行分类总结葡萄糖基碳水化合物制备HMF的研究进展,并对其各个反应过程的催化活性、反应体系稳定性和应用前景进行了总结归纳。随后论述了用于HMF制备的多种溶剂体系(诸如单相体系、双相体系、离子液体和低共熔溶剂体系)。最后,结合目前葡萄糖制备HMF过程中存在的问题,对未来工作的研究重点进行了展望,以期为相关研究者提供参考。     

热力学方法计算5-羟甲基糠醛电氧化的可逆电池电动势

电化学热力学建立了可逆电池电动势与相应电池反应热力学函数间的关系。电化学氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)可以取代传统聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)路线制备生物衍生塑料,但是该反应的标准电动势和各分步反应的标准可逆电极电势尚无精确的实验数据可用。本文通过查阅文献中的热力学数据推算了该数据,确证了从热力学和动力学2个方面看HMF的电氧化反应比水的电氧化反应都优先,而且HMF的电化学氧化在强碱性溶液中更易进行。将本文内容作为综合习题引入电化学热力学教学,加深了学生对物理化学各部分之间关系的理解,提升了其综合应用物理化学知识解决实际问题的能力。     

选择性氧化HMF

近年来,利用储量丰富且可再生的生物质资源制备高附加值化学品和液体燃料是目前化学研究领域的热点之一,同时契合可持续发展的国家战略。5-羟甲基糠醛(HMF)是关键的生物质平台化合物之一,广泛应用于制备精细平台化合物、药物的中间体、聚合物的合成、液体燃料的前驱体等。因此,HMF的选择性氧化逐渐成为生物质领域的研究热点。本文主要介绍了近五年来关于HMF选择氧化制备DFF、FFCA、FDCA等生物质衍生物的研究,以及以HMF为中间体的生物质转化过程。关于对HMF进行选择性氧化,主要聚焦于以热催化和光催化两种途径。其中,以热催化的途径将HMF选择性氧化为DFF和FDCA研究较多,此途径下的催化体系主要介绍了贵金属和非贵金属两类;而在为数不多的光催化途径下,主要研究的催化体系是g-C₃N₄催化剂。最后,指出了目前HMF氧化反应研究存在的不足,并提出了可能解决的方法。     

CdS基纳米管光催化氧化5-羟甲基糠醛选择性生成2,5-呋喃二甲醛

将生物质转化为高附加值化学品以替代传统化石能源衍生的碳资源不可再生能源已经引起了人们的广泛关注. 本工作制备了内部中空的ZnS@CdS/Ni纳米管催化剂用于光催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF). 通过X射线光电子能谱表征了催化剂内部存在ZnS缺陷态使得ZnS能带带隙降低. 光照条件下, 光生空穴能够从CdS迁移至ZnS缺陷态, 抑制了ZnS@CdS内部的载流子复合, 提高了光催化性能. 中空的纳米管表面负载Ni催化剂可以参与质子还原产氢的反应, 而ZnS@CdS内部产生的空穴可以催化氧化HMF选择性生成2,5-呋喃二甲醛(DFF). 光反应1 h后, HMF的转化率达到36%, 产物DFF选择性为99%, 并且催化剂可以重复利用三次而不降低催化效果.     

Quantification of 5-methylcytosine, 5-hydroxymethylcytosine and 5-carboxylcytosine from the blood of cancer patients by an enzyme-based immunoassay

Background

Genome-wide aberrations of the classic epigenetic modification 5-methylcytosine (5mC), considered the hallmark of gene silencing, has been implicated to play a pivotal role in mediating carcinogenic transformation of healthy cells. Recently, three epigenetic marks derived from enzymatic oxidization of 5mC namely 5-hydroxymethylcytosine (5hmC), 5-formylcytosine (5fC) and 5-carboxylcytosine (5caC), have been discovered in the mammalian genome. Growing evidence suggests that these novel bases possess unique regulatory functions and may play critical roles in carcinogenesis.

Methods

To provide a quantitative basis for these rare epigenetic marks, we have designed a biotin–avidin mediated enzyme-based immunoassay (EIA) and evaluated its performance in genomic DNA isolated from blood of patients diagnosed with metastatic forms of lung, pancreatic and bladder cancer, as well as healthy controls. The proposed EIA incorporates spatially optimized biotinylated antibody and a high degree of horseradish-peroxidase (HRP) labeled streptavidin, facilitating signal amplification and sensitive detection.

Results

We report that the percentages of 5mC, 5hmC and 5caC present in the genomic DNA of blood in healthy controls as 1.025 ± 0.081, 0.023 ± 0.006 and 0.001 ± 0.0002, respectively. We observed a significant (p < 0.05) decrease in the mean global percentage of 5hmC in blood of patients with malignant lung cancer (0.013 ± 0.003%) in comparison to healthy controls.

Conclusion

The precise biological roles of these epigenetic modifications in cancers are still unknown but in the past two years it has become evident that the global 5hmC content is drastically reduced in a variety of cancers. To the best of our knowledge, this is the first report of decreased 5hmC content in the blood of metastatic lung cancer patients and the clinical utility of this observation needs to be further validated in larger sample datasets.     

两阶段晶化合成复合分子筛

采用低温与高温相结合的两阶段晶化方式合成了一系列ZSM-5(core)/SAPO-5(shell)双结构分子筛, 研究了合成条件对核壳结构分子筛的形成及性质的影响, 并采用X射线衍射、扫描电镜、X射线能量散射谱、红外光谱及N₂静态吸附等手段对样品进行表征. 实验结果表明, 与直接高温晶化相比, 两阶段晶化方式在短晶化时间内合成的复合材料中SAPO-5的结晶度较低, 而合成纯SAPO-5分子筛的结晶度却明显较高; 两阶段晶化的方式能适当促进核壳结构型复合分子筛的形成, 减少SAPO-5的独立生长.     

CoAPO-5和MnAPO-5分子筛的合成、表征及在环己烷选择氧化反应中的应用

合成一系列具有不同质量分数Co、Mn的磷铝分子筛CoAPO 5和MnAPO 5；通过X 衍射、扫描电镜、氮气物理吸附、热重分析以及紫外可见漫反射光谱等技术对分子筛的结构、形貌以及Co、Mn原子在分子筛骨架中的存在状态进行了表征；考察了氧气作氧化剂时分子筛在环己烷低温液相氧化反应中的催化性能。结果表明，所合成的CoAPO 5和MnAPO 5具有典型的AlPO4 5分子筛结构，金属Me/P比小于0.1时，分子筛结晶度较高。金属的种类、价态、质量分数及存在形式决定了模板剂与分子筛骨架作用的强度及方式，而有机模板剂的脱附、燃烧温度与这种作用密切相关；部分模板剂需在高温下脱除，说明分子筛骨架与模板剂之间存在着强相互作用。在CoAPO 5和MnAPO 5分子筛的骨架结构中，存在四配位的Co(II)和Mn(II)，经过焙烧可以部分氧化为Co(III)和Mn(III)，说明在焙烧样中存在着氧化还原活性中心。对于环己烷选择氧化反应，CoAPO 5和MnAPO 5分子筛都具有适中的催化活性，氧化反应产物分布均随反应时间而变化。虽然MnAPO 5的催化活性比CoAPO 5高，但其深度氧化能力也较强；采用MnAPO 5为催化剂，环己烷氧化反应的环己酮选择性及深度氧化产物的量都较高。同时，骨架Co质量分数对环己烷氧化反应活性具有显著影响，Co/P比为0.05的CoAPO 5分子筛催化活性最高，130℃反应24h，主要目的产物环己醇和环己酮的选择性可达88.5%。     

老鼠Tet1蛋白能氧化单链脱氧核糖核酸上的5-甲基胞嘧啶到5-羟甲基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶(英文)

5-甲基胞嘧啶在哺乳动物细胞中具有广泛的作用.而它被双脱氧家族Tet蛋白氧化所得的产物5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶也被证明在细胞发育和5-甲基胞嘧啶动态平衡调控中具有关键的作用.已有的研究结果表明,Tet蛋白能够识别双链DNA上的5-甲基胞嘧啶,并将其氧化成5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶.我们通过质谱仪检测发现,老鼠Tet1蛋白的DNA结合结构域还能识别和氧化单链DNA上的5-甲基胞嘧啶.这一发现暗示我们,Tet蛋白家族不但具有已经发现的氧化双链DNA上5-甲基胞嘧啶的功能,还有可能作用于DNA的复制及转录,甚至具有氧化单链RNA上对应的甲基修饰碱基的能力.     

超大孔磷酸铝分子筛的合成及性能

1988年Davis等首次报道了以二正丙胺和四丁基氢氧化铵为结构导向剂合成出一种命名为VPI-5的新型磷酸铝超大孔分子筛。它是一族具有相同三维拓朴学骨架的磷酸铝系分子筛,该结构的对称性属六方晶系,P6_3cm空间群,单位晶胞由36个TO_2组成,晶胞参数α=1.8989nm,c=0.8112nm,其主孔道由18员环构成,孔直径约为1.2-1.3nm。     

分步晶化法合成ZSM-5/SAPO-5复合材料

通过分步晶化水热处理的方式合成了ZSM-5/SAPO-5复合材料。研究了两种分子筛凝胶的混合方式、调节ZSM-5母液的酸类型、SAPO-5凝胶组成以及晶化时间对复合材料形成的影响。实验结果表明,简单将两种分子筛的合成凝胶混合不能得到复合材料。采用H₂SO₄调节ZSM-5合成母液的pH值,在ZSM-5与SAPO-5理论质量比为3.5、SAPO-5凝胶中P₂O₅与Al₂O₃摩尔比为1.2的条件下可以得到ZSM-5/SAPO-5复合材料。但样品中含有少量无定形物质,这些无定形通过延长晶化时间并不能完全消除。     

DNA中醛基嘧啶的化学检测

基因组DNA除A、G、T、C四大经典碱基外,还存在上百种稀有碱基。其中,醛基嘧啶(5-醛基胞嘧啶和5-醛基尿嘧啶)是DNA中天然存在的嘧啶类修饰碱基,在哺乳动物细胞中广泛分布。5-醛基胞嘧啶除参与DNA主动去甲基化过程外,还具备独立的表观遗传功能;而5-醛基尿嘧啶通常被认为是一种基因毒性很高的DNA氧化损伤。根据醛基嘧啶的特征结构,有针对性地开发准确、灵敏和简便的检测方法,从全基因组范围内对他们进行定性、定量和区域定位,是进一步明确这类碱基修饰物调控机制的基础和前提。本文从选择性化学标记的角度总结了近年来醛基嘧啶检测方法的研究进展。     

Preparation and Characterization of Dioxotungsten (VI) Complexes of Schiff Bases Derived from Salicylaldehydes and O-Aminothiophenol

Several dioxotungsten(VI) complexes of the type WO₂L and WO₂L.X (where LH₂ = Schiff base derived from o-aminothiophenol and salcylaldehyde, 5-chlorosalicylaldehyde, 5-bromosalicylaldehyde, and X = dimethyl formamide, dimethyl sulfoxide or pyridine) have been prepared and characterized by elemental analysis, electrical conductance, magnetic and spectral measurements. These complexes are non-electrolyte, diamagnetic, six-coordinated and possess an octahedral geometry.     

Effect of the different modifications of A1PO-5 molecular sieve on its acidity and catalytic properties in methanol conversion to hydrocarbons

An AlPO-5 molecular sieve has been isomorphously substituted by one (Co or Si) or two (Co and Si) elements and studied in the catalytic conversion of methanol to hydrocarbons. The effect of different modifications on both acidity and catalytic behavior of this material was established and further discussed.     

Vacuum Ultraviolet Photoionization and Dissociative Photoionization of Capecitabine, 50-Deoxy-5-'uorocytidine,and 50-Deoxy-5-'uorouridine

Vacuum ultraviolet (VUV) photoionization and dissociative photoionization of capecitabine and its metabolites, 5'-deoxy-5-fluorocytidine (5'-DFCR) and 50-deoxy-5- fluorouridine (5'-DFUR), were investigated with infrared laser desorption/tunable synchrotron VUV pho-toionization mass spectrometry. Molecular ions (M+) with small amounts of fragments can be found for these compounds at relatively low photon energies, while more fragment ions would be produced by increasing the photon energies. (M-H₂O)⁺, (base+H)⁺, (base+2H)⁺,(base+30)⁺, (base+60)⁺, and sugar moiety were proposed for these nucleoside drugs with similar backbones. Decomposition channels for the major fragments were discussed in de-tail. Moreover, ab initio calculations were introduced to study the dehydration pathways of three fluoro-nucleosides. Corresponding appearance energies for the (M-H₂O)⁺ ions were computed.