BODIPY基荧光探针的合成、表征及对铜离子的检测——推荐一个大学综合化学实验

介绍了一个大学综合化学实验——BODIPY基荧光探针的合成、表征及对铜离子的检测。该实验是一个科研转化的大学生综合化学实验,内容包括3,5-二氯BODIY的合成、BODIPY基荧光探针分子的合成,以及利用紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪检测目标分子对金属离子的响应性。通过本实验,使学生了解BODIPY基荧光传感器这一科研前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生的科研探究能力。本实验综合了有机化学、仪器分析和应用波谱学知识点的学习,培养学生的实验操作技能,提升学生的综合及创新能力,建议纳入高年级综合化学实验课程。     

BODIPY荧光探针的合成及次氯酸检测的综合实验

有机实验和仪器分析实验是本科生阶段化学教学的重点内容，虽然现有的教学实验内容已十分丰富与完善，但缺少两者之间的融合以及与科研领域的联系。针对上述不足，我们将科学研究前沿和热点的荧光检测技术引入教学实践。实验通过对BODIPY (氟硼二吡咯)荧光染料结构的设计改良，合成一种具有快速响应、选择性高和灵敏度好的新型次氯酸荧光探针，对荧光探针结构进行表征，并测定荧光探针的荧光性质。通过对探针结构与荧光性质之间关系的研究，有助于加深学生荧光发光原理的理解。实验内容涵盖有机合成、产物仪器表征、光谱分析等方面，综合性强且易于学生操作。教学实践过程有助于培养学生的科学思维、理论与实践相结合的能力。     

基于有机小分子的汞离子荧光探针研究进展

汞具有很强的生物毒性,会对人类的健康和环境造成极大危害.荧光探针具有高灵敏度、高选择性、可实时监测等优点,近年来在汞离子检测中广泛应用.由于小分子具有结构多样性、重复性好、易修饰、感应机制清晰等优点,目前许多检测汞离子的有机小分子荧光探针也已经被开发出来.根据探针与汞离子反应机制的不同,将其分为基于配位型反应和基于断键型反应两类,重点综述了近五年来用于检测汞离子的有机小分子荧光探针的研究进展.展望未来,利用特征性反应开发“Turn On”型的反应性探针,将是检测汞离子的有机小分子荧光探针研究中的重点方向.     

基于有序介孔材料的荧光探针及其应用

小分子荧光探针应用于检测污染物具有高选择性、高灵敏度和可视化等优点,但其检测效率低,难以与本体分离回收,对环境有一定污染。通过化学方法将小分子荧光探针负载到介孔材料表面,可以克服小分子荧光探针的不足,实现小分子荧光探针和介孔材料的优势互补。基于介孔材料的荧光探针不但兼具了小分子荧光探针的识别及清除功能,还可以通过调整介孔材料孔径大小和孔材料的成分实现更低浓度的检测,提高检测的灵敏度。本文首先综述了近年来基于介孔材料的不同类型荧光探针的研究进展,重点阐述荧光探针修饰的介孔材料在重金属离子检测、有机小分子检测、生物分子检测和阴离子检测等方面的应用,最后对基于介孔材料的荧光探针发展方向进行了展望。     

含有酚羟基的吖嗪类荧光探针的阴离子识别与传感研究

设计合成了含有酚羟基的萘吖嗪类荧光探针分子,利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针分子的阴离子识别和光化学传感性能。研究结果表明,该探针分子可以通过比色（紫外-可见吸收光谱）和荧光发射光谱双通道识别检测氟离子。该探针分子是一类比率型阴离子荧光探针,作用方式为探针分子酚羟基的去质子化作用,这种激发态质子转移（ESIPT）是探针分子呈现比率荧光特性的原因。通过本实验不但可以让学生掌握紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱仪的使用方法,还能培养学生在分子识别与光化学传感领域的科研兴趣。     

多功能荧光探针的设计、合成与应用研究进展

多功能荧光探针可检测多个阴阳离子、小分子等,相对于单分析的荧光探针能提高检测效率、降低分析成本,故广受关注.根据分子结构特点,将多功能荧光探针分为有机小分子型、聚合物型和金属有机配合物型等三大类,从检测对象和性能出发,重点综述了近几年国内外多功能荧光探针在分子设计、合成与检测应用等方面的新进展,并展望了多功能荧光探针的发展潜力,指出开发能够在同体系中同时识别多个分析物的探针是未来研究中的重点方向.     

基于抑制扭转的分子内电荷转移(TICT)提升有机小分子荧光染料亮度及光稳定性※

有机小分子荧光染料研究已有170余年历史, 其结构和性能随着合成方法和应用需求的发展而不断革新, 已被广泛应用于荧光标记、探针和生物成像中. 近年来发展起来的超分辨荧光成像技术对有机小分子荧光染料的亮度、稳定性和开关性能等均提出了更高的要求, 这为染料发展带来了新的机遇. 当前, 化学工作者也将更多精力聚焦在染料结构改造提升有机小分子荧光染料的亮度与光稳定性. 激发态扭转的分子内电荷转移(TICT)是有机小分子荧光染料中主要的非辐射衰减途径之一. 因而, 抑制TICT能够很好地提升染料的亮度和光稳定性, 并成为目前针对超分辨成像技术发展高亮度和光稳定性的有机小分子荧光染料的主要方法. 本综述首先简要回顾了TICT的机制和发展过程, 而后重点介绍近些年通过抑制TICT策略来提升不同结构有机小分子荧光染料光谱性能方面的进展.     

蛋白质中总巯基的测定及标记

生物硫醇的检测与蛋白质荧光标记是当今科学研究的热门领域。本实验使用传统的Ellman法及Naph-EA-Mal荧光探针标记法对牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA)的巯基进行检测,并利用该探针实现了细胞内巯基的原位标记,使学生对传统方法和前沿热点均有较好的掌握和了解。通过本实验的开展,学生不仅可以清楚了解蛋白三维结构对其所含基团的反应活性的影响,而且可以从化学层面理解硫醇类探针的工作原理及活细胞中生物硫醇的原位成像。实验内容涵盖蛋白质还原、变性、生物大分子与小分子的分离、生物大分子的化学修饰以及活细胞荧光成像等,综合性强且容易操作。教学内容可以实现模块化,便于不同学校根据条件选取相应的教学内容。教学实践不仅可以让学生复习巩固化学生物学知识,也帮助学生了解前沿交叉学科热点,同时在虚拟实验平台开设了补充实验,使得教学更加立体化。     

四苯乙烯的合成、表征及在爆炸物检测中的应用 ——介绍一个大学化学综合实验

因具有聚集诱导发光特性、螺旋桨结构的四苯乙烯及其衍生物,在有机光电材料、荧光传感和生物成像等领域表现出优异的荧光性能。本实验以二苯甲酮为原料,利用McMurry偶联反应合成四苯乙烯。采用萃取、干燥和柱层析等手段对产物进行分离和纯化,通过熔点测定、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱对其结构进行表征后,使用苦味酸作为模型化合物,利用荧光光谱测定其对爆炸物的荧光检测极限。本实验寓科研热点于实验教学中,不仅提高了学生的实验操作技能,而且有助于学生了解具有聚集诱导发光性能的四苯乙烯及其衍生物的研究现状和应用前景,激发了学生的科研兴趣和创新意识。     

有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用

甲醛不仅用作工业化学品,也是调节人体生理活动的必要代谢产物。但是,人体从外环境过量的摄入甲醛或者内环境甲醛代谢的不平衡,会造成器官癌变和老年痴呆等重大疾病。有机小分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、可视化和原位检测等特点,使其在生物体内外甲醛检测和生物成像领域具有应用优势,同时也为实际产品中甲醛的痕量检测提供一种新方法。近五年来,甲醛荧光探针得到了快速的发展。本文主要从甲醛荧光探针的反应类型、生物体中甲醛的荧光成像以及在实际样品(商品)检测应用三个方面,介绍有机小分子荧光探针对甲醛的识别和应用。最后总结指出,不同类型的有机小分子荧光探针在不断开发、结构优化和光学性能提升及满足辅助生物医学方向长期性研究的同时,也能拓展应用范围,达到短期内对实际产品中甲醛快速(原位)检测的目的。     

一种近红外荧光探针的合成、表征及应用

合成了一种卟啉类小分子荧光探针5,10,15,20-四对羟苯基卟啉(THPP)并对其结构进行表征.通过荧光光谱法,可以分别定性、定量检测铜离子(Cu2+)、焦磷酸根(PPi)及碱性磷酸酶(ALP).研究结果可以转化为一个代表性综合实验,激发学生对科学研究的极大兴趣,培养学生利用综合知识的能力.实验囊括了有机化学、分析化学、生物化学及无机化学等多个学科的多个知识点及多种重要的仪器操作技术,有助于学生综合实验能力的提升.     

基于二维MOFs构建MicroRNA荧光传感器的综合分析化学实验及"赛学结合、三位一体评价"的教学模式设计

本综合性实验将二维金属有机框架(2D MOFs)和MicroRNA (miRNA)分析等前沿研究领域引入化学(材料)本科和研究生实验教学中。主要包括2DMOFs材料的合成及表征、基于2DMOFs的荧光核酸探针构建以及将探针用于miRNA荧光分析等,共10个学时。所需掌握的实验技能包含溶剂热法、离心分散和外标法等基本材料合成和分析化学操作以及荧光、红外、X射线粉末衍射等材料表征和分析方法。我们在实验中实施了一种新型的"赛学结合、三位一体评价"教学模式。在该模式中,学生分组开展团队作业、实验和汇报,不仅要记录实验现象和结果,还需对实验过程录像并总结做成PPT。各组间通过"PPT答辩、实验报告和录像"等进行比赛,三位一体决出成绩。学生在实验中不仅学习了大量实验技能,提高了动手能力,拓展了学术视野;而且通过比赛和教学相结合,激发了你追我赶的学习热情,培养了团队合作精神,调动了学习的主观能动性。该实验和教学模式也适合推广至其他综合化学实验教学中。     

多酸配位聚合物的制备与表征——推荐一个综合化学实验

介绍了一个综合化学新实验--多酸配位聚合物的制备与表征。通过杂多酸和有机配体的合成、多酸配位聚合物的制备和性能表征,使学生了解多酸配位聚合物这一无机合成化学前沿领域,在引导学生进行材料合成及性质表征的过程中,提高学生对已学知识融会贯通的能力,提升学生学习化学的兴趣。本实验综合了无机、有机化学知识点以及实验、仪器操作和数据分析能力的培养,可纳入高年级综合化学实验。     

C18反相色谱固定相的制备及性能评价——介绍一个仪器分析拓展性实验

介绍了一个本科生仪器分析拓展性实验——C_(18)反相色谱固定相的制备及性能评价。实验内容包含色谱固定相的合成、表征、装填及其性能评价,实验过程涵盖了有机合成、物理化学和仪器分析知识。通过本实验的实践,拓展了经典仪器分析实验内容,有利于培养学生综合运用知识的能力和科研探究能力。     

锌配位聚合物的制备与表征——推荐一个无机化学综合实验

介绍了一个无机化学综合型新实验——锌配位聚合物的制备与表征。通过有机配体的合成、金属有机框架材料的制备及其相关结构和性能表征,使学生了解金属有机框架这一科研前沿领域,在引导学生进行实验操作、解释及归纳的过程中,提升学生的综合及创新能力。本实验综合了无机、有机和分析化学知识点的学习与实验操作能力的培养,建议纳入高年级综合型化学实验课。     

聚乙烯吡咯烷酮聚合物复合膜的制备及其性能研究——推荐一个研究型综合实验

介绍一个研究型综合实验——聚乙烯吡咯烷酮聚合物复合膜的制备与性能研究。该实验内容涉及高分子复合膜的制备和材料表征分析。实验采用聚乙烯吡咯烷酮为基体材料,通过与化学结构不同的聚合物共混复合,增强复合膜的尺寸稳定性和机械强度,随后表征了将其作为高温质子交换膜燃料电池用膜的物理化学性能。本实验包含聚合物共混、溶液浇铸法成膜、物理化学性能测试,涉及物理化学、高分子化学、有机化学、电化学、仪器分析等内容。通过实验学生可以了解燃料电池用高温质子交换膜这一科学前沿领域,拓宽知识面,激发探索精神和对科学研究的兴趣,有利于提升学生的动手操作能力、综合运用知识能力和创新精神。     

钼酸铋纳米片的制备以及光催化性能测试*

以硝酸铋与磷钼酸为原料,通过水热反应制备高催化活性光催化剂,应用X射线衍射和扫描电子显微镜进行材料表征,通过以氙灯为光源研究材料对四环素的表面光催化降解的特性。本实验涉及无机纳米材料的水热合成、结构表征以及有机类污染物光催化降解应用,将无机化学、物理化学、有机化学和分析化学的理论内容、实验方法与科学研究前沿相结合,能够全方位提升本科大学生的综合实验技能及科学研究水平。     

将生物信息学与有机化学结合初探酶促反应原理与实践——介绍一个国外本科生实验并讨论其相关问题

21世纪是生命科学与信息科学高速发展的时代,化学作为理科的中心学科与此二者均有紧密的联系。伴随着各种交叉学科的诞生与发展,将信息科学技术整合有机化学方法并用于认知生物大分子进而解决生命科学问题也是大势所趋,而在生物化学与化学生物学基础教学中引入相关内容也具有前瞻性与必要性。国外化学本科的基础教育也切合时宜地以一个生物信息学的最常用软件PyMOL为例设计相关实验,让学生在了解反应中的有机化学机理的基础上,学习酶的三维结构,并探究酶催化该反应的原因。此设计结合了有机化学、生物化学、生物信息学、蛋白质结构生物学等多学科,可以加深学生对多肽与蛋白质的高级结构的认识,并为今后的生物化学学习与研究打下基础,同时有利于培养学生对于化学的兴趣,可谓一举多得。这对于培养交叉学科人才,做出开创性研究极为重要。对国内生物有机化学实验的设计有借鉴作用。     

含芴共轭高分子的合成、表征及性能研究——推荐一个高分子化学综合实验

推荐了一个高分子化学综合实验——含芴共轭高分子的合成、表征及性能研究。实验内容包括利用Sonogashira偶联反应合成共轭高分子,采用核磁共振和红外光谱等检测手段对其结构进行表征,并利用紫外-可见光谱、荧光和热重分析对其性能进行研究。本实验结合了高分子化学和聚合物仪器分析与表征的知识点,建议纳入高分子专业高年级综合实验课程。