一种新颖海洋微生物酯酶的功能鉴定及其在 D-乳酸甲酯制备中的应用

手性药物不同对映体往往表现出截然不同的生理活性和毒性,为了减少有毒副作用的对映体,并降低其生物活性,光学纯手性药物的合成一直是制药行业的研究热点.由于手性药物中间体是合成手性药物的重要构建模块,因此手性药物中间体的合成至关重要.手性乳酸及其酯是合成各类药物、农药和聚合物的重要中间体,在制药工业和材料工业中手性乳酸及其酯的制备非常重要.手性乳酸及其酯可以通过传统的有机化学合成和生物酶催化合成,通过有机化学合成法往往很难得到光学纯度较高的手性乳酸及其酯,而生物酶催化法可以得到光学纯的手性乳酸及其酯,同时避免了有机化学合成所导致的金属残留和环境污染等问题.生物酶法合成光学纯的乳酸及其酯可以通过脱氢酶不对称还原酮的前体得到,然而生物催化使用脱氢酶法需要价格昂贵的辅助因子,如 NADH和 NADPH.而另外一种生物催化方法是通过利用酯酶或者脂肪酶不对称水解外消旋的酯,从而得到光学纯度较高的手性中间体.目前市场上的 L-乳酸甲酯价格不太昂贵,因为 L-乳酸甲酯可以直接通过大发酵的方法取代有机化学法和酶法直接得到.然而 D-乳酸甲酯不能使用廉价的发酵法直接得到,因而其价格昂贵.生物酶催化法可能会成为制备 D-乳酸甲酯的主要方法,因为利用生物酶法可以得到光学纯度较高的 D-乳酸甲酯.本文从西太平洋深海来源的微生物Pseudomonas oryzihabitans HUP022中克隆并异源表达了一种新颖酯酶 PHE14.通过对酯酶 PHE14的酶学性质鉴定表明,酯酶 PHE14的最适反应底物为对硝基苯酚乙酸酯(C2),最适 pH为9.0,最适温度为60°C. PHE14催化最适反应底物 C2的活性达到293.07 U/mg,Vmax和Km分别为200μM/(mg·min)和0.24 mmol/L.酯酶 PHE14对多种有机溶剂、表面活性剂和金属离子都具有非常好的耐受性.深海微生物酯酶 PHE14对高浓度 NaCl具有很好的耐受性,在4 mol/L NaCl存在下,相对酶活力为71.4%.同时,酯酶 PHE14能够催化消旋乳酸甲酯的不对称水解反应制备重要的手性化工产品— D-乳酸甲酯.与先前的一些酯酶拆分的报道不同,有机溶剂和表面活性剂对酯酶 PHE14催化的动力学水解反应没有促进作用.而且,本研究是首次通过酶动力学水解拆分反应制备光学纯的 D-乳酸甲酯.经过实验优化,在 pH 9.0和30°C的条件下,反应产物 D-乳酸甲酯的对映体过量值和产率分别为99%和88.7%.深海微生物酯酶 PHE14作为一种绿色生物催化剂,在多种工业的不对称合成中都具有非常好的应用潜力.     

基于BP神经网络的排爆机械臂逆运动学分析

机械臂逆运动学是已知末端执行器的位姿求解机械臂各关节变量,主要用于机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划,如何高效的求解机械臂运动学逆解是机械臂轨迹控制的难点。针对传统的机械臂逆运动学求解方法复杂且存在多解等问题,提出一种基于BP神经网络的机械臂逆运动学求解方法。以四自由度机械臂为研究对象,对其运动学原理进行分析,建立BP神经网络模型并对神经网络算法进行改进,最后使用MATLAB进行仿真验证。仿真结果表明：使用BP神经网络模型求解机械臂逆运动学问题设计过程简单,求解精度较高,一定程度上避免了传统方法的不足,是一种可行的机械臂逆运动学求解方法。     

双亲性无规共聚物自组装磁性分子印迹纳米粒子四环素光子晶体传感器

以油酸包覆四氧化三铁纳米粒子（OA－Fe3O4）为磁性内核,双亲性无规共聚物P（St－co－VP）为乳化剂,四环素（TC）为模板分子,将光子晶体技术与分子印迹技术相结合,通过细乳液自组装一步法制备了磁性分子印迹纳米颗粒（MMINPs）,并基于外界磁场组装构建了可进行裸眼可视化检测的光子晶体传感器。采用透射电镜（TEM）、红外光谱（FT－IR）和热重曲线（TGA）对MMINPs粒子进行了表征。优化了TC－MMINPs的制备条件,考察了TC磁性分子印迹光子晶体传感器（TC－MMIPCs）的灵敏度、响应时间和选择性。结果显示,在TC质量浓度1.0 × 10-4 ~ 1.0 g/L范围内,质量浓度的对数与反射波长呈线性关系,检出限（S/N = 3）为1.0 × 10-4 g/L。该传感器响应速度较快,在30 s内即可完成响应,印迹因子为3.41。其响应具有特异性,对于与四环素结构相似的氯霉素的选择因子为5.92。该传感器已成功用于某品牌舒缓保湿喷雾中TC的分析。     

具有双交联网络结构的纳米复合材料的制备及介电性能

利用官能团反应活化能的差异, 通过控制反应温度和时间制备了一种具有双交联网络结构的钛酸钡/聚芳醚酮纳米复合膜(BT-BCB/c-DPAEK). 对比研究纯聚合物薄膜及未经交联处理和仅进行单交联处理的复合薄膜发现, BT-BCB/c-DPAEK具有更加优异的力学性能和热性能, 并且其介电性能表现出良好的频率稳定性和温度稳定性. 由于双交联网络对于复合材料两相间界面的改善及高温下对聚合物分子链运动的限制, BT-BCB/c-DPAEK表现出十分优异的储能性能, 特别是在150 ℃, 300 MV/m场强下依然保持1.75 J/cm³的储能密度和80%的放电效率.     

电催化木质素升级转化成高附加值化学品和燃料的研究进展

为节能减排和能源结构调整以快速实现"碳中和",发展可再生、清洁与绿色的能源以替代传统化石能源已成为当今世界高质量发展的重要共识.生物质能作为一种典型的可再生能源,具有储量丰富、分布广泛、可有效转化成各种化工原料和燃料等特点逐步受到广泛关注并成为科研热点.木质素是生物质的重要组成部分,其含氧量低、热值高,可转化成高热值燃料;同时,木质素富含芳香结构单元,可以转化成各类高附加值化工原料及医药中间体.木质素解聚及其对应单体升级转化是木质素高效转化利用的关键技术.当前,传统热催化是其主要应用技术手段.然而,该类方法常在高温高压下进行,需消耗大量能源及众多繁琐操作步骤,不易规模化生产.相对而言,电催化技术能实现常温常压的木质素解聚及对应单体的升级转化,采用由可再生能源(例如风能、太阳能等)获得的清洁电力,则能实现完全绿色可持续生产,对未来经济社会的发展及"碳中和"的目标具有重大意义.本文综述了近年来电催化技术在木质素升级转化成高附加值燃料和化学品方面的应用,尤其是在木质素解聚及其对应单体于水溶液相关电解质中升级转化方面的应用.(1)针对总体研究背景进行了概述,总结了木质素研究的重要意义并概括了当前木质素研究的主要思路,并简单介绍了木质素结构单元及连接键等基本性质;(2)针对电催化技术在木质素应用方面进行了总结,包括反应类型和反应路径等;(3)总结了木质素常用的几种典型表征技术手段,如GC-MS、NMR、IR等;(4)总结了电催化木质素解聚及其单体升级转化研究现状,对电催化木质素解聚应用中木质素前体类型、电解质种类和电还原/氧化催化剂进行了详细介绍及客观评价,并对几种代表性单体的电催化加氢反应及氧化反应做了详细评述.在此基础上展望了电催化技术在木质素升级转化中的应用前景,指出了当前电催化技术在木质素升级转化应用中存在的实际问题,提出了电催化技术在木质素升级转化中的发展方向.     

三量子比特Dicke模型中的两体和三体纠缠动力学

本文利用绝热近似方法和精确对角化方法研究三量子比特Dicke模型中的纠缠动力学.处于两种典型的纠缠态GHZ态和W态上的量子比特在时间演化过程中与辐射光场发生强耦合作用,在各种子系统间产生纠缠,通过分析这些纠缠的演化特性发现初始GHZ态的三体纠缠鲁棒性比W态强,这与旋波近似结论一致.与旋波近似下结果不同的是,两种态中任意一对量子比特间的纠缠都随时间演化到几乎为零,而三体纠缠随时间周期演化,且纠缠程度相对较强,说明系统中的强耦合作用通过抑制量子比特中的对纠缠来支持三体纠缠.     

光度法确定LaF3薄膜光学常数

为了满足设计和生产多层膜系时精确确定薄膜材料光学常数的需要,建立一种基于透射率光谱包络来获取弱吸收光学薄膜光学常数的均匀模型.为消除基底背面反射对光学薄膜光谱性能测量的影响,给出一种非破坏性的薄膜光学特性校正方法,校正实测光谱数据获得光学薄膜的单面光谱,并给出确定基底光学常数的方法.研究钼舟热蒸发工艺制备的沉积在CaF...     

对氯醌基碳糖苷的高区域选择性合成方法

本文报道了两条温和、高效、实用的实验室合成对氯代醌基碳糖苷化合物的方法：其一是以芳香碳糖苷1a (1b)为初始原料,在硝酸铵催化下,与N-氯代丁二酰亚胺(NCS)反应获得对氯代芳香碳苷2a (2b),继而经硝酸铈铵(CAN)氧化,得到氯代醌基糖苷3a (3b),总收率为88% (84％);另一路线是通过三甲基氯硅烷在三氟化硼•乙醚作用下对苯醌碳苷4a (4b)的催化加成和水解反应,获得对氯代氢醌基碳苷5a (5b),总收率为82% (76%), 而它与氯代醌基糖苷3a (3b)可以通过氧化与还原反应得以相互转化。     

十甲基五元瓜环与几种金属离子配合物的晶体结构

合成了3个十甲基五元瓜环(Me₁₀Q[5])分别与铷离子、铈离子水合物相互作用形成的配合物以及四氯锌根离子存在下形成的单晶体,并测定了其单晶结构。3个配合物均形成以Me₁₀Q[5]为“胶囊体”,水分子为“胶囊”芯材,金属离子或水分子为“胶囊盖”的“分子胶囊”结构,并通过配键或氢键组装形成一维超分子链结构实体。     

新型大环Schiff 碱化合物的合成及其晶体结构

以间苯二酚和二乙烯三胺为原料, 经缩合成环作用得到一新型Schiff 碱大环化合物1. 单晶X射线衍射结果表明, 该化合物属于单斜晶系, P21/c空间群, 晶胞参数为a＝0.81977(9) nm, b＝1.27817(14) nm, c＝1.60193(17) nm, α＝90°, β＝93.34(3)°, γ＝90°, V＝1.6757(3) nm3, Z＝4, R1＝0.0553, wR2＝0.1603. 在分子的大环结构中形成了四个N＋—H…O－离子型氢键, 化合物分子呈现为一四边形结构框架, 两个相互平行的苯环间存在较强p-p相互作用.