手性有机小分子催化剂6,7-二氢-5H-吡咯并[1,2-a]咪唑的合成 ——介绍一个大学有机化学综合实验

介绍一个由科研成果转化形成的综合有机化学实验——一类手性双环咪唑类亲核有机小分子催化剂的合成及结构表征。该合成实验以咪唑和丙烯醛为原料,在催化量的乙酸存在下,合成手性双环咪唑醇外消旋体。然后利用固定化酶Nov435对该外消旋体进行乙酰化动力学拆分获得光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物。最后通过测定熔点、旋光度、红外(IR)光谱、核磁共振(~1H NMR、~(13)C NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)对产物结构进行表征,并利用高效液相色谱仪(HPLC)对光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物的光学纯度进行了测定。本实验涵盖了合成、结构表征和光学纯度测定等实验技能训练及动力学拆分及不对称催化酶促反应等专业知识的学习,不仅有益于提高学生的综合实验能力,也可以开拓学生的视野。     

非典型发光化合物的簇聚诱导发光

不含大共轭结构的非典型发光化合物因其理论研究的重要性和潜在应用前景引起研究者的广泛关注。非典型发光化合物的结构通常含有N、O、S、P等杂原子,C≡N、C=O、C=C等不饱和单元,及相应的组合功能团(如羟基、胺基、酯基、酐、酰胺、脲基、肟基、砜基等)。近年来,尽管这一领域正快速发展,其发光机理仍存争议。前期,我们提出了簇聚诱导发光(CTE)机理,即含π电子和/或孤对(n)电子的非典型生色团的簇聚及其带来的空间共轭使体系离域扩展,构象刚硬化;同时,其他分子内/间相互作用也有利于簇生色团的刚硬化,从而易于受激发射。基于CTE机理,本文综述了非典型发光化合物的发光特性,包括浓度增强发光、聚集诱导发光(AIE)、激发波长依赖性及磷光发射。CTE机理可合理解释天然产物、合成化合物、生物分子等不同体系的光物理行为,并可用来指导发现和设计新的非典型发光化合物。本文总结了上述不同体系的发展,并对未来研究进行了展望。     

关于副本交换分子动力学模拟复杂化学反应的研究

本文研究用温度副本交换分子动力学(T-REMD)和哈密顿副本交换分子动力学(H-REMD)方法模拟复杂化学反应的问题。使用具有不同活化能和反应能的简单置换反应模型,我们检验了上述两种方法用来预测反应平衡产物的效率和应用范围。T-REMD方法对具有适度活化能(约< 20 kcal·mol^-1)或者反应能量(< 3 kcal·mol^-1)的放热反应是有效的。由于在相空间的不完整采样,对于同时具有高活化能和反应能量的反应其模拟效率有严重障碍,并且对于吸热反应问题更为显着。另一方面,H-REMD对一系列具有不同活化能的反应能的模型表现出色,与T-REMD相比,H-REMD可以使用更少的副本获得优异的结果。     

糖芯片制备和应用的最新研究进展

糖芯片是一种研究微量糖与生物大分子之间相互作用的生物检测技术,因其具有用量少、快速、高效和高通量等特点,现已被广泛应用到药物开发、免疫学,临床诊断和细菌检测等诸多领域中。近年来,尽管对糖芯片的制备方法和应用进行了较为深入的研究,但对糖芯片的制备方法和应用的综述还较少报道。本文主要介绍糖芯片的制备原理、非化学修饰和化学修饰制备糖芯片的最新方法,然后对糖芯片在自组装等方面应用的最新进展进行综述,并对糖芯片所遇到的挑战和发展趋势也作了展望。     

基于石墨烯及其衍生物的信息存储:材料、器件和性能

石墨烯以其独特的二维结构和高的热导电性、高杨氏模量、高电子/空穴迁移率、高抗拉强度、大的布鲁诺尔-埃米特-特勒表面积和量子霍尔效应等优异性能,备受科研工作者的关注,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热点研究课题。与富勒烯(C₆₀、C₇₀)的功能化一样,利用共价键合修饰或非共价键合修饰的方法可以在石墨烯表面或石墨烯体系中引入功能基团或功能组分,制备出种类繁多的具有特殊光、电、磁和生物效应的石墨烯衍生物。以石墨烯作为数据存储介质的分子级别计算已经引发了一场信息技术产业的革命,它能在更小的空间上,使用更少的能源来存储更多的数据信息, 有望成为目前基于硅半导体存储技术的潜在替代或补充技术。基于石墨烯的存储器件展现出优良的数据存储性能、器件稳定性和可靠性,为使这类器件具有更好的实际应用前景,人们采用许多技术手段来调控和优化器件性能。本文综述了近年来引起广泛关注的诸如石墨烯、共价修饰的石墨烯、石墨烯基复合材料、石墨烯/无机材料异质结等基于石墨烯及其衍生物的存储器件及相关材料研究进展,以及石墨烯/还原的氧化石墨烯透明电极在存储器件中的应用。探讨了该领域存在的亟待解决的关键基础问题和未来发展方向。     

含氮硼酸衍生物的摩擦学性能及与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)配伍性能研究

合成两种含氮硼酸衍生物抗磨添加剂:长链烷基醇胺硼酸钙ODOB-Ca、长链烷基醇胺和长链烷基苯酚的硼酸酯DPOB,分别用元素分析和红外光谱对分子结构进行表征.用热重分析仪考察两种化合物的热稳定性,用饱和蒸汽法考察其水解稳定性,发现这两种化合物均具有良好的热稳定性和较好的水解稳定性,其水解稳定性分别为硼化聚异丁烯基丁二酰亚胺(T154B)的3倍和10倍;用立式万能摩擦磨损试验机考察了ODOB-Ca和DPOB的摩擦学性能以及与ZDDP的配伍性能,结果表明两种化合物作为矿物基础油均具有较好的抗磨性能,且均与ZDDP在一定比例配伍,有很好的协同作用.采用XPS考察了钢球磨斑表面成份,结果显示钢球磨斑表面形成了B2O3、铁的氧化物以及硫酸化合物等多组分混合边界润滑膜,从而使配伍体系摩擦学性能得以改善.     

聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料的制备和性能

以介孔碳纳米线为基体, 通过电化学方法制备了新型聚苯胺/介孔碳纳米线(PANI/MCFs)复合材料, 采用SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行了表征. 结果表明, 聚苯胺均匀附在介孔碳纳米线表面, 并填充到纳米线介孔孔道中. 将复合材料组装成三电极体系超级电容器, 用循环伏安、 恒流充放电和交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行了测试. 结果显示, 在1 mol/L H₂SO₄溶液中, 复合材料的比电容达到391 F/g, 其循环稳定性也得到显著提高.     

甲基纤维素(MC)疏水作用的电化学研究

应用电化学循环伏安法, 以电活性小分子亚甲基蓝(MB)为探针, 研究了不同温度下修饰在玻碳电极表面的甲基纤维素(MC)凝胶的疏水性. 研究发现, 在45～70 ℃温度范围内, MB在MC凝胶修饰电极上的式电位E⁰⁽较相应的裸电极均正移, 氧化峰电流i_pa和还原峰电流i_pc分别较相应裸电极增大, 且随温度升高而增大. 这些结果表明MC分子之间发生了疏水相互作用, 且随温度的升高, 疏水作用增强. 此外, 在上述温度下, MC凝胶修饰电极上峰电流的比值i_pc/i_pa均小于1, 为0.70, 且没有观察到MB单独的吸附峰, 因此MB分子在凝胶修饰电极上发生了弱吸附. 本文研究显示电化学方法是研究该类多糖凝胶机理的一个补充手段.     

多孔碳材料的制备

多孔碳材料不仅具有碳材料化学稳定高、导电性好等优点,由于多孔结构的引入,还具有比表面积高、孔道结构丰富、孔径可调等特点,在催化、吸附和电化学储能等方面都得到了广泛的应用。本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔碳等多孔碳材料的最新研究进展,重点介绍了多孔碳孔道结构的调控,并对多孔碳材料的应用进行了展望。