典型无机含氧酸自由基的特性

碳酸自由基、硝酸自由基、磷酸自由基和硫酸自由基是化学反应的重要中间体，都具有氧化性，对污染物在自然和人为环境中的迁移转化会产生重要的影响.文中较为详细地介绍这几种自由基的电极电位、产生方式、检测方法及与有机物的反应方式.总结四种自由基的特性及与有机物的反应方式可发现，四种自由基和羟自由基电极电位不同，导致它们和有机物反应速率的不同；碳酸自由基并不是羟自由基去除剂，对于一些容易被氧化的化合物，碳酸自由基氧化效果比羟自由基好；四种自由基均可由羟自由基转化而来，并且这四种自由基和羟自由基与有机物反应方式基本一致，都通过电子转移、夺氢和加成的方式进行.可以预测四种自由基和羟自由基降解有机物的机理将非常相似，今后应研究四种自由基与羟自由基相互转化的规律，以及与代表性有机物的反应机理.     

丙烯与HBr/Br·发生自由基加成和取代反应的机理和竞争

含有α-H的烯烃可以与溴自由基发生自由基加成和自由基取代反应。本文以丙烯为例,论述了自由基加成和取代反应的机理和竞争关系,从而帮助读者更好地理解反应条件对优势反应及产物的影响。     

活性氧和纳米氧化铈的结构特征及其应用前景

本文用简单的分子轨道理论描述了正常氧分子O2、超氧阴离子自由基O2、过氧负离子O2-2的电子结构。由于电子排布不同,氧分子的单重态1Δ和1Σ的能态高于正常O2分子三重态3Σ。这些高能态的氧自由基、氧分子单重态和过氧化氢分子都具有强氧化性。本文还描述了普通碱基OH―和羟基阴离子自由基OH的不同电子结构,解释了羟基自由基为什么具有强氧化性而碱基是稳定的原因。这些具有强氧化性的物种就是活性氧(ROS),在生物体内活性氧是不可或缺的,但过量却是致病、致衰老的原因之一。本文又描述了纳米氧化铈的晶体结构,以及它的纳米状态。纳米氧化铈不仅是良好的"自由基清除剂",而且在医学上有重大药用价值。根据美国科学家发现,患胰腺癌的老鼠用纳米氧化铈处理后,进行放疗,癌细胞对辐射过敏,诱发凋亡,而纳米氧化铈对正常细胞和组织具有保护作用。     

氧负离子与乙烯自由基反应的理论研究

在G3MP2B3理论水平下研究了氧负离子与乙烯自由基的反应机理. 反应入口势能面的刚性扫描显示: 对于不同的初始反应取向, 体系存在3种不同的反应机理, 分别对应直接脱水、插入反应和直接键合成中间体通道. 其中, 通过插入反应形成的富能中间体[CH2＝C—OH]－及键合中间体[CH2＝CHO]－都可以进一步经异构化和解离生成其它各种可能产物, 如C2H－＋H2O, OH－＋CH2C和 ＋CO产物通道. 基于计算得到的反应势垒的相对高度, 直接脱水反应显然是该反应体系最主要的产物通道, 同时我们还结合Mulliken电荷布居分析研究了其中涉及的电子交换过程. 由此, 计算结果证实了以往OH－与C2H2反应的实验研究结果. 此外, 还对比了该反应体系、氧原子与乙烯自由基、氧负离子与乙烯分子三个反应的不同机理.     

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.     

可见光引发的氧自由基的新型产生方式及反应

羧酸自由基及烷氧自由基等氧自由基是有机合成中的重要中间体,近些年通过可见光引发的氧化还原反应产生此类自由基的研究取得重要进展.本综述文章将聚焦于羧酸衍生物及羧酸作为羧酸自由基前体,醇衍生物及醇作为烷氧自由基前体,在光催化氧化还原条件下发生单电子转移产生氧自由基的新型方式,并将简单介绍其后续反应.     

脉冲辐解研究葛根素对自由基的清除活性

采用脉冲辐解技术, 研究了葛根素(puerarin, 一种异黄酮)对二氧化氮自由基(NO₂^•)、一氧化氮自由基(NO^•)和羟基自由基(OH^•)的清除活性. 葛根素与NO₂^•和NO^•反应产生的瞬态吸收峰都在340 nm, 该吸收峰归结为瞬态产物puerarin-4-O^•; 葛根素与OH^•反应产生了较宽的瞬态吸收光谱(300～750 nm), 该谱图归结为puerarin-2-O^•, puerarin-4-O^•和[puerarin-OH]^•瞬态吸收的叠加. 另外, 葛根素与NO₂^•, NO^•和OH^•反应的速率常数分别为2.6 × 108, 1.7 × 10⁸和3.9 × 10⁹ L·mol^-1·s^-1.     

钌（Ⅱ）—邻菲咯啉偶合化学发光法测定Fenton反应产生的羟自由基

提出了一种测定Ｆｅｎｔｏｎ反应产生羟自由基的偶合化学发光分析法。羟自由基与苯甲酸发生烃化反应后生成的羟基苯甲酸能增大钌（Ⅱ）邻菲咯啉－Ｃｅ（Ⅳ）化学发光反应的发光强度。用化学发光法测定羟基苯甲酸的含量可间接测定自由基的生成量。拟定的方法,简单,灵敏度高,可用于筛选羟自由基消除剂。     

稳定自由基存在下苯乙烯聚合的加速剂

研究了稳定自由基存在下苯乙烯的活性聚合,发现在β－酮酸酯－乙酰乙酸乙酯,乙二酸二乙酯,1,3－二酮－乙酰丙酮的少量存在下,苯乙烯聚合速率显著增加,分子量可控,分子量在布较窄。而乙酰丙酮较大量存在下,聚苯乙烯分散性稍微变宽。     

两个氮氧自由基的合成与晶体结构：双自由基与阳离子自由基

合成并表征了2个氮氧自由基：2,2′-(2,5-二甲基苯基)-1,4-双(4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基)自由基1和水合碘化m-N,N′,N″-三甲基苯铵基)-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基2。双自由基1和阳离子自由基2均结晶于单斜晶系,P2₁/c空间群。通过分子间的氢键作用,2个化合物形成三维超分子体系。     

拉曼光谱法研究Na+, Mg2+//SO42-, Cl-, H2O四元体系中SO42-离子缔合结构特征及其变化规律

复杂水盐体系存在稳态和介稳固液相平衡以及复杂的成盐规律。为了解固液平衡状态下液相的结构特征,本文采用拉曼光谱技术并结合高斯-洛伦兹去卷积分峰拟合程序对Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系及其二元和三元子体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构特征进行了分析。研究结果表明:SO₄^2-在Na₂SO₄-H₂O体系存在自由态SO₄^2-和SO₄^2-离子簇两种结构,在MgSO₄-H₂O, MgSO₄-MgCl₂-H₂O及Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O等含镁体系中,还有Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-和Mg²⁺-OSO₃^2-两种缔合结构。在二元和三元体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构以自由态SO₄^2-为主,随着SO₄^2-离子总浓度的变化,上述四种结构所占比例会发生规律性变化。Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系在NaCl减少及等温蒸发过程中,自由态SO₄^2-结构比例逐步降低, Mg²⁺和SO₄^2-相结合形成Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-或Mg²⁺-OSO₃^2-结构的机会增多,在复盐区还会形成SO₄^2-离子簇结构。由此判断溶液结构的适应性变化是导致介稳现象的重要原因。进一步的相关分析表明:SO₄^2-的浓度和耶涅克指数J与ν₁-SO₄^2-峰的峰强度和峰面积存在正相关关系, Mg²⁺浓度是影响ν₁-SO₄^2-峰中四种缔合结构的比例发生变化的主要因素。     

Reactions of oxidizing radicals with 2- and 3-aminopyridines: a pulse radiolysis study

Reactions of OH radicals and some one-electron oxidants with 2-aminopyridine (2-AmPy) and 3-aminopyridine (3-AmPy) were studied in aqueous solutions using pulse radiolysis technique. The OH adduct of 2-AmPy at pH 9 has an absorption maximum at 360 nm along with a weak absorption band in the visible region and was found to be reactive with oxygen. The rate constant for its reaction with O₂ was determined to be 1.0×10⁸ dm³ mol⁻¹ s⁻¹. At pH 4 also, the OH adduct of 2-AmPy has an absorption band at 360 nm. However, there are differences in the absorption at other wavelengths. From the plot of ΔOD vs. pH at 340 nm, the pK_a of the OH adduct was determined to be 6.5. Among the specific oxidants, only SO₄^−√ radicals were able to oxidize 2-AmPy. In the case of 3-aminopyridine (3-AmPy), the transient species formed by OH radical reaction at pH 9 has an absorption maximum at 410 nm with shoulder bands on both the sides. Its absorption spectrum at pH 4 was different indicating the existence of a pK value for the OH adduct. pK_a of 3-AmPy-OH radical adduct species was evaluated to be 5.7. This adduct species was also found to be reactive with oxygen (k=7.6×10⁶ dm³ mol⁻¹ s⁻¹). Specific one-electron oxidants like N₃^√, Br₂^−√ C₂^−√ and SO₄^−√ were able to oxidize 3-AmPy indicating that it is easier to oxidize 3-AmPy as compared to 2-AmPy.     

SO_4~(2-)功能化处理对Fe_2O_3催化剂上氨选择性催化还原NO_x性能的促进机理研究

采用沉淀法制备了Fe(OH)_3和Fe_2O_3。通过硫酸化处理得到SO_4~(2-)/Fe(OH)_3和SO_4~(2-)/Fe_2O_3两种催化剂,并将其应用于氨选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)反应,研究了SO_4~(2-)功能化处理对Fe_2O_3催化剂上NH_3-SCR脱硝性能的促进机理。结果表明,与纯的Fe_2O_3相比,硫酸化处理得到的催化剂上SCR活性得到显著提升;其中,SO_4~(2-)/Fe(OH)_3表现出更加优异的催化性能,在250-450℃时NO_x转化率高于80%,且具有优异的稳定性和抗H_2O+SO_2性能。XRD、Raman、TG、FT-IR、H_2-TPR、NH_3-TPD和in situ DRIFTS等表征结果显示,硫酸功能化处理能抑制Fe_2O_3的晶粒生长,同时SO_4~(2-)与Fe~(3+)结合形成硫酸盐复合物,提高了催化剂表面酸性位点的数量和酸强度,抑制了Fe_2O_3上的氨氧化反应,从而提高了其脱硝催化性能。     

Measurement of Solid-liquid Equilibria in Quaternary System Li+, K+//SO42-, B4O72--H2O at 288 K

In order to utilize the brine resources in China, the solid-liquid equilibria in quaternary system Li⁺, K⁺//SO₄^2-, B₄O₇^2--H₂O at 288 K was studied by the isothermal solution equilibrium method. Solubilities and densities of solutions were determined experimentally. According to the experimental data, the equilibrium phase diagrams, density-composition diagram and corresponding water content diagram of the quaternary system were plotted. Double salt KLiSO₄ was found in the reciprocal quaternary system Li⁺, K⁺//SO₄^2-, B₄O₇^2--H₂O at 288 K. The quaternary system has three invariant points, seven univariant curves and five fields of crystallization. The five crystallization regions correspond to Li₂B₄O₇·3H₂O, Li₂SO₄·H₂O, K₂B₄O₇·4H₂O, K₂SO₄ and KLiSO₄, respectively. The crystallization field of salt Li₂B₄O₇·3H₂O is the largest, whereas that of Li₂SO₄·H₂O is the smallest. The experimental results show that Li₂SO₄·H₂O has a strong salting-out effect on other salts.     

γ-radiolysis and pulse radiolysis of aqueous 4-chloroanisole

Using pulse radiolysis and steady state γ-radiolysis in combination with product analysis by HPLC the radiolytic degradation mechanism of 4-chloroanisole (4-ClAn) has been elucidated. Pulse radiolysis experiments show that OH radicals react in neutral aqueous N₂O saturated solutions with 4-ClAn by addition to all aromatic ring positions to yield hydroxycyclohexadienyl radicals (OH-adducts), k(OH + 4-ClAn) = 6.5 × 10⁹dm³mol⁻¹s⁻¹. Those OH-adducts formed on ipso positions of the molecule subsequently undergo HCl or CH₃OH elimination forming methoxyphenoxyl- and chlorophenoxyl radicals. Their yield corresponds to 20% of the OH-radicals, whereby the distribution is roughly 3:1 in favor of the methoxyphenoxyl radicals, which reflects the stronger ortho-, para-directing activity of the methoxy group. The OH-adducts decay second order, 2k = 1 × 10⁹dm³mol⁻¹s⁻¹. The presence of oxygen leads to its addition on the hydroxycyclohexadienyl radicals, k(OH-adduct + O₂) = 3.2 × 10⁸dm³mol⁻¹s⁻¹. In airfree solution the reaction of H-atom with the substrate, k(H + 4-ClAn) = 1.2 × 10⁹dm³mol⁻¹s⁻¹, results in H-adducts which decay in bimolecular reactions, 2k = 8.2 × 10⁸dm³mol⁻¹s⁻¹. The rate constant for the reaction of the solvated electrons has been determined to k(e_aq⁻ + 4-ClAn) = 2 × 10⁹dm³mol⁻¹s⁻¹. The absorption spectra of H- and OH-adducts were measured in the range of 280–450 nm. The products analysed by HPLC after γ-radiolysis in dependence of dose (100–600 Gy) are given for N₂O-, air-, oxygen- and argon saturated neutral aqueous solutions. In conditions favoring the OH radical oxidation 4-chlorophenol, 4-methoxyphenol, 5-chloro-2-methoxyphenol and 2-chloro-5-methoxyphenol were determined as final products. In the presence of Ar, where about equal amounts of OH and e_aq⁻ are present, additionally anisole could be detected. Under both reaction conditions the amount of identified products is about 20% of decomposed 4-ClAn. The reaction of e_aq⁻ leads to reductive dechlorination which corresponds quantitatively to the degradation of the substrate. In the presence of air or solutions saturated with pure oxygen predominantly hydroquinone, 4-chlorophenol and muconic acids are formed and the material balance is 50%. The efficient dechlorination (60% of the decomposed 4-ClAn) as well as ring fragmentation products as intermediates en route to complete mineralization in oxygenated solution indicate that high energy radiation is a promising method for degradation of halogenated aromatic compounds in water. Variation of dose rates from 79 Gy min⁻¹ to 266 Gy min⁻¹ did not show any influence on the product distribution.     

基于香豆素343的荧光探针快速检测亚硫酸根

以香豆素343和2-苯并噻唑乙腈为原料,合成了香豆素343-亚硫酸根离子探针(Coumarin 343-SO₂),并用¹H NMR、¹³C NMR、MS和HRMS等技术手段对合成的化合物进行了表征。 该探针与亚硫酸根离子(SO₃^2-)发生亲核加成反应后,阻断了苯并噻唑与香豆素的共轭结构,从而引起荧光强度的变化,达到检测亚硫酸根离子的目的。 此探针对SO₃^2-具有响应快、高灵敏度、高选择性及检测限低至0.08 μmol/L的特点,其它常见的阴离子及还原性物质对SO₃^2-的检测均无干扰。 此外,该探针具有良好的细胞膜通透性,可用于活细胞中对SO₃^2-进行荧光成像。     

新型碳基固体酸SO_4~(2-)/Nd_2O_3/C制备及催化油酸与甲醇酯化反应合成生物柴油研究

在流化床管式炉中,通过对废山茶油壳进行高温炭化处理制备了一种碳基材料。以该碳基材料为载体,并对其进行稀土金属离子钕和硫酸磺化改性,合成了一种新型碳基固体酸催化剂SO_4~(2-)/Nd_2O_3/C。对制备而成的催化剂进行了多种物理化学表征分析,并以其为经甲醇和油酸酯化反应来合成生物柴油的催化剂,对其催化活性和稳定性进行了研究。结果表明,当甲醇和油酸物质的量比为2∶1,催化剂与反应物质量比为2%,反应时间为120 min,反应温度为90℃,油酸的转化率为96.70%。催化剂经循环使用三次后,油酸的转化率仍高达86.74%。高催化活性可归因如下:由于Nd、O、S元素的电负性分别为1.14、3.44和2.58,因而Nd易向O和S元素的2p空轨道提供孤对电子,使Nd~(3+)与SO_4~(2-)之间形成稳定的配位键。并且,由于S=O键具有强吸电子作用,而导致了与SO_4~(2-)配位的Nd~(3+)所产生的静电场增大,当有水(强配体)存在时,可使SO_4~(2-)/Nd_2O_3/C催化剂呈现出强Brnsted酸性。     

一种多孔配位聚合物的氢键协同客体响应

由硝酸锌、 吡唑-3,5-二羧酸（H₃pzdc）和2-氨基对苯二甲酸（H₂abdc）在溶剂热条件下反应得到一种多孔配位聚合物(Me₂NH₂)[Zn₂(pzdc)(abdc)]·H₂O·DMF(1·g), 其中Me₂NH₂⁺由溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）水解得到, 1可视为平行排列的平整带状{Zn₂(pzdc)}⁺链被abdc^2-柱子交错支撑而成的三维多孔框架. 通过脱附/吸附溶剂分子, 中心对称的配位聚合物1·g可以可逆转变成手性的(Me₂NH₂)[Zn₂(pzdc)(abdc)](1′). 单晶结构分析表明, 在客体响应过程中, 基于框架、 抗衡离子和客体分子之间的氢键协作与竞争, 抗衡离子发生了显著的移动 和转动, 导致{Zn₂(pzdc)}⁺链扭曲和转动, 伴随着超过10%的晶胞体积和孔洞率变化. 气体吸附测试表明, 化合物1'对N₂和CO₂存在不同的结构响应行为.     

SO42-/ZrO2和SO42-/Al2O3-ZrO2催化剂上的正戊烷反应

研究了添加Al对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正戊烷反应性能的影响,考察了活化温度、反应温度、Al含量和载Pt对催化剂活性和选择性的影响.SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的酸强度与SO₄^2-/ZrO₂基本相当,但超强酸位比后者多,未载Pt时正戊烷反应活性和稳定性明显高于后者.负载Pt后,正戊烷异构化选择性和稳定性大大提高,但Pt/SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的反应活性与Pt/SO₄^2-/ZrO₂相近,Al的促进作用不明显.     

Pulse radiolysis of epicatechin in aqueous solution

Pulse radiolysis of epicatechin in aqueous solution has been done to investigate the reactions of epicatechin derived phenoxy radical (EpO) at neutral pH. EpO was generated by N₃ reacting toward EpOH, the rate constant was measured to be 3 × 10⁸ dm³ mol⁻¹ s⁻¹. The biomolecular termination of EpO is rather slow ((2k < × 10⁶ dm³ mol⁻¹ s⁻¹) and results in products exhibiting strong visible absorption around 450 nm. No reactions have been observed for EpO with O₂ and O₂ in the time scale of pulse radiolysis (0.01 s), suggesting the bimolecular rate constant are less than 10⁴ and 5 × 10⁶ dm³ mol⁻¹ s⁻¹, respectively.