致癌性卤代醌类消毒副产物造成 DNA 损伤的分子机理研究

卤代醌是一类卤代芳烃类环境污染物的致癌中间体,也是在饮用水中新发现的氯化消毒副产物。我们最近发现卤代醌和 H₂O₂ 或有机氢过氧化物体系可以不依赖过渡金属离子,而产生高活性的羟基/烷氧自由基和醌氧/醌碳自由基。目前尚不清楚这些卤代醌类致癌物和氢过氧化物共存能否诱导 DNA 产生氧化损伤和修饰,以及其潜在的分子机制是什么。我们的研究发现 DNA 在四氯-1,4-苯醌/H₂O₂体系中可被氧化产生 8-氧脱氧鸟苷、DNA 链断裂和三种甲基氧化产物,这些反应不依赖过渡金属离子,且由于卤代醌与 DNA 的嵌入作用而导致其氧化作用增强。其他卤代醌也观察到了类似的现象,而且通常比经典的 Fenton 体系更有效。我们进一步将研究从纯化的 DNA 扩展到了活细胞的基因组 DNA。同时还发现卤代醌和有机氢过氧化物(如叔丁基过氧化氢或在正常生理条件下产生的 13S-过氧羟基-9Z,11E-十八碳二烯酸(13-HPODE))共存时,可通过独特的醌氧自由基介导机制诱导 DNA 氧化生成致突变性更强的咪唑啉酮类产物 dIz。这些发现为解释普遍存在的卤代醌类致癌中间体和消毒副产物的潜在基因毒性、致突变性和致癌性提供了新思路。     

卤代芳烃化学发光的结构效应、分子机制及其应用

卤代芳烃是一类在环境中广泛存在的化合物,因其可能导致人体及生态系统的潜在环境风险而被公众日益关注。最近,高级氧化过程作为一种"环境绿色友好"的技术被用于处理和降解这类难降解持久性有机污染物。我们先前意外发现,卤代醌的典型代表物四氯苯醌与过氧化氢反应不仅会生成·OH,还会产生专一依赖于·OH的两次化学发光。进一步研究发现,对产生·OH的高级氧化体系而言,不仅四氯苯醌的前体五氯酚和其他卤代酚能产生化学发光,其余所有经测试的卤代芳烃也能产生化学发光。在此基础上,对19种氯酚同系物产生化学发光的结构-效应关系进行了系统研究,结果发现:氯原子取代数目越多化学发光越强。有趣的是,氯酚的化学发光还与生成的氯代醌中间体以及半醌自由基呈良好相关性。基于上述结果,我们认为反应生成了某种醌中间体以及激发态多羰基产物,正是它们导致了化学发光。进而开发出一种快速灵敏的化学发光分析手段,不仅可检测和定量痕量的卤代芳烃,还可为预测其毒性以及实时监测降解动力学提供有用信息。     

钒卤代过氧化物酶构象模型分子的设计、合成及仿生催化活性

基于钒卤代过氧化物酶(V-HPOs)活性中心的N、O配位环境及活性中心与氨基酸残基、水分子之间的氢键作用的模拟, 我们设计、合成了两种钒氧配合物: (C₃H₅N₂)₂[(VO)₂(μ₂-C₂O₄)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] (1)和(VO₂)₂(μ₂- C₂O₄)(C₂H₄N₂)₂ (2), 并通过X射线单晶衍射方法确定了它们的结构. 晶体结构分析表明上述钒氧配合物的配位环境与(V-HPOs)活性中心十分相似, 且在配合物的三维堆积结构中具有类α-螺旋结构. 溴化反应活性研究发现这些钒氧配合物在仿生催化实验中表现出较高的催化活性.     

碱土金属与卤代有机小分子的反应激发函数

反应截面与初始相对平动能的相互关系一反应激发函数,是分子反应动力学研究的一个重要方面,自Bernstein等人＊于1971年对反应K＋Cll3I、KI＋Cll3进行研究后,这方面的实验研究一直较为活跃,也有一些简单模型或统计模型对实验结果进行讨论［’－‘］．到目前为止,这方面的实验研克主要集中于碱金属与卤素分子、卤化氢、卤代有机小分子的反应,碱土金属与卤代有机小分子反应的激发函数研究还未见任何报导,本文在交叉分子束反应条件下,利用激光诱导荧光（LIF）和时间飞渡（TOF）方法测量了下列十四个反应的激发函数：1实验利用超声…     

金属Ti原子与卤代甲烷的气相反应研究

利用带分子束装置的飞行时间质谱技术研究了激光溅射金属Ｔｉ原子与ＣＦ４、ＣＦ３Ｂｒ、ＣＦ３Ｃｌ、ＣＣｌ４的气相反应，激光电离飞行时间质谱检测结果表明，Ｔｉ原子与前３氟的卤代甲烷反应只生成ＴｉＦ，而与ＣＣｌ４反应时则生成了ＴｉＣｌ，可认为这类反应是通过电子转移机理进行的，Ｔｉ原子与三氟卤代甲烷反应时先形成「Ｔｉ＾＋…Ｆ＾－－ＣＦＸ」离子对中间体，然后生成产物ＴｉＦ。     

卤代二苯乙烯体系中卤-卤相互作用的调控及其对分子聚集态和发光特性的影响

卤素-卤素(X···X)相互作用是一类强的分子间相互作用,这种非共价键分子间的相互作用对有机π分子的聚集态结构和光电特性具有重要的影响.本文通过在反式二苯乙烯类化合物骨架上引入给电子基团甲硫基和调节卤素取代基的位置,实现了分子间卤素-卤素相互作用的可控构筑,并进一步研究了卤素-卤素相互作用对卤代反式二苯乙烯类分子聚集态和发光特性的影响.该实验结果为调控有机π分子聚集态结构,获得高性能有机光电材料提供了新思路.     

氮原子与卤代甲烷反应的直接氢抽提过程研究

利用B3LYP理论研究了N(~4S)+CH_3X(X = H, F, Cl)反应体系的直接氢抽提过 程,分别得到了各反应物、产物和过渡态的优化构型和谐振频率。同时应用了6- 31G(d), 6-311+G(d,p)和6-311+ + G(2d,2p)基组,考察其大小对反应体系中各物 种构型及能量的影响。理论计算表明,随着基组的增加,反应势垒逐渐降低,反应 吸热减少。对比取代甲烷的情形,结果表明反应过程中卤素原子具有典型的诱导效 应,降低了抽提势垒。     

有机金属化合物分析研究(Ⅰ)——有机金属化合物中碳与氢的微量测定

本文提出在样品上覆盖Co₃O₄,用高锰酸银热解产物作催化剂,在550°C燃烧进行燃烧分析的微量测定有机金属化合物中碳氢的方法。燃烧操作时间12分钟,分析结果误差介于±0.3%,由于燃烧温度低,大大延长了石英管寿命。此外,还比较了用各种方法所制备的吸收氮氧化物的MnO₂的性能,并选出最佳的制备条件。     

卤代硅烷分子的杂化轨道及结构与性质的关系研究

本文利用最大重迭方法,在分别考虑卤素配体的杂化及中央原子Si的d轨道杂化的基础上,计算了卤代硅烷系列分子实验构型下的杂化轨道,研究了卤代硅烷分子的NMR自旋偶合常数,IR伸缩频率和基团电负性与轨道成份的关系,较明确地反映了这类分子的化学键性质对分子谱学性质的影响。     

卤代芳烃在环境友好高级氧化过程中产生内源性化学发光的分子机制及应用研究

卤代芳烃类有机物是一类在环境中分布极其广泛,且对生物体具有强致癌性的一类物质.近年来,这类物质因其可能导致对人体健康以及生态系统的潜在环境风险而被公众日益关注.高级氧化过程（AOPs）作为一种“环境友好”的技术被越来越多地用于对这类高毒性且难降解有机物污染的土壤或水体进行修复.在最近的研究中,我们发现由高级氧化介导的持久性有机污染物如五氯酚以及其它卤代芳烃的降解过程中会产生内源性的化学发光,并且这种内源性的化学发光直接依赖于该过程中产生的极具活性的羟基自由基（^·OH）.我们认为该反应过程中生成了某种依赖于^·OH形成的醌中间体以及激发态多羰基产物,正是它们导致了这种不同寻常的化学发光.在上述研究基础上,进一步开发出一种快速灵敏且简单有效的化学发光分析手段用于定量检测痕量的卤代芳烃,并将其成功应用于这些持久性有机污染物降解动力学的实时监测.     

偏氟乙烯与全卤代烷烃的调聚反应及其产物的研究

偏氟乙烯能够分别与四氯化碳和全氟叔丁基碘进行自由基的调聚反应,得到新型的调聚物CCl₃(CH₂CF₂)_nCl(n=1～6)和(CF₃)₃C(CH₂CF₂)_nI(n=1,2).调聚物的结构由核磁共振谱、红外光谱、元素分析和化学转化所证实.反应中亲电自由基·CCl₃与·C(CF₃)₃主要进攻偏氟乙烯上无氟碳原子,亦即在偏氟乙烯的自由基加成中,极性因素对加成方向起决定性作用.     

卤代荧光素与西布曲明相互作用的共振散射光谱特征及其分析应用

利用共振瑞利散射法,研究了乙基曙红、赤鲜红和荧光桃红3种卤代荧光素与盐酸西布曲明的相互作用,发现这3种卤代荧光素与盐酸西布曲明形成了离子缔合物,产生强烈的共振瑞利散射信号,其最大散射峰分别位于316、573和370nm;考察了适宜的反应条件及共存物质的影响,在一定范围内盐酸西布曲明的浓度与共振瑞利散射强度成正比,其线性范围分别是0．1～4．2mg·L^-1（乙基曙红-盐酸西布曲明体系）、0．09-6．0mg·L^-1（赤鲜红-盐酸西布曲明体系）、0．06～3．0mg·L^-1（荧光桃红-盐酸西布曲明体系）,其检出限分别为32、28和21μg·L^-1;在赤鲜红-盐酸西布曲明体系中,573nm处的共振散射光谱偏振度P为0．95,表明体系的共振散射光谱主要由散射光构成。     

金属及其配合物与生物分子相互作用机理的研究进展

金属及其配合物与DNA、蛋白质、氨基酸等生物分子的作用机理研究,是诊断和治疗由金属引起的疾病的重要环节。本文对近十年来金属及其配合物与生物分子相互作用机理的研究进展进行了综述,并提出了该研究领域的新动向。     

卤代荧光素与西布曲明的荧光猝灭和褪色光谱及其分析应用

在弱酸性缓冲溶液中,乙基曙红(EE)、赤藓红(ET)和荧光桃红(PX)3种卤代荧光素与盐酸西布曲明(SH)形成离子缔合物,导致吸收光谱发生变化和荧光猝灭。研究了反应产物的吸收和荧光光谱特征,适宜的反应条件,据此建立了以卤代荧光素为光谱探针的灵敏、简便、快速测定SH的新方法。其中ET体系褪色反应灵敏度最高,对SH的线性范围为0.1～4.0μg/mL,检出限为0.06μg/mL;PX-SH体系的荧光猝灭法对SH的线性范围是0.2～4.6μg/mL(λex/λem=540nm/560nm),检出限为0.09μg/mL。讨论了离子缔合反应对荧光及吸收光谱的影响及卤代荧光素荧光猝灭和褪色的原因。     

用锇胺分子氢探针以竞争模式研究金属抗癌剂与核苷酸的作用

早期的工作表明很多亲核试剂可以置换trans-[en₂Os(η²-H₂)D₂O]²⁺(称其为探针)中的D₂O,导致其特征H₂的¹H NMR负区化学位移发生变化. 如果亲核试剂与探针的键合常数可以测得, 则它与其他金属离子的键合常数也可方便地求出. 运用此探针以竞争模式系统研究了Cp₂TiCl₂, R₂SnCl₂, 抗癌药物顺铂等与dGMP之间的作用, 详细诠释了它们的竞争键合、组分变化、键合常数之间的定量关系, 论述了不同药剂与dGMP结合的差异. 结果表明, 在探针与dGMP的体系中加入药物后, 药物和探针对dGMP的咪唑氮N₇和磷酸氧两个位点进行竞争结合. 对于Cp₂TiCl₂, Ti与磷酸氧、咪唑氮均有明显的结合; 而(CH₃)₂SnCl₂与dGMP的磷酸氧有明显键合, 与咪唑氮则甚少结合. 探针与N₇的键合将导致它对同一dGMP分子上磷酸氧的键合能力减弱. 研究这些抗肿瘤金属络合物与单核苷酸、尤其是DNA的基本单元dGMP之间的作用, 对于阐明络合物与DNA键合模式是重要的. 预期这一结论同样适用于其他金属络合物与核苷酸的键合.     

基于Keggin型多金属氧簇与含氮杂环有机分子构筑的有机-无机杂化化合物

在水热条件下合成了两个Keggin型多金属氧簇构筑的有机无机杂化化合物:[CuⅠ(2,2'-bipy)2]{[CuⅠ(2,2'-bipy)2]2][PW12O40]}·4H2O(1)和{[(H3bpdc)3][PW12O40]·H2bpdc}·2H2O(2),并通过元素分析、红外光谱、热失重曲线和单晶X-射线衍射等手段确定了其组成和结构。化合物1属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,化合物2属于三斜晶系P 1空间群。化合物1中2,2'-联吡啶-3,3'-二羧酸(H2bpdc)经原位脱羧反应形成{[CuⅠ(2,2'-bipy)2]2[PW12O40]}—阴离子和[CuⅠ(2,2'-bipy)2]+配位阳离子,并通过氢键和π-π堆积作用形成一维链状结构。化合物2中多酸阴离子和H2bpdc有机组分通过氢键和静电引力形成三维超分子网络。电化学研究表明,两种化合物都存在三步氧化还原过程。     

过渡金属与有机小分子协同催化的不对称烯丙基取代反应研究进展

过渡金属催化是现代有机合成化学中精准构建化学键最重要的工具之一.有机小分子催化是21世纪初开始蓬勃发展的一个新兴研究领域.两者在不对称烯丙基化反应中的完美结合有意义地解决了该领域亲核试剂的普适性、立体选择性控制等挑战性问题.本文综述了过渡金属与有机小分子协同催化的不对称烯丙基化反应研究进展.按照不同的手性控制方式（过渡金属催化剂控制手性、有机小分子催化剂控制手性以及两者共同控制手性）对这些反应进行了梳理和总结,同时对代表性反应的机理以及该领域仍然存在的问题与未来发展进行了简单阐述.