分子间非共价相互作用的质谱分析方法研究进展

总结了各种软电离质谱技术在研究分子间非共价相互作用中的应用及发展,尤其是在生物大分子非共价复合物结构和功能研究方面的进展。     

小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法研究进展

对小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法的研究进展作了较详细的评述。重点介绍了光谱、电化学、核磁共振、质谱等方法在小分子与生物大分子间相互作用研究中的应用及进展,总结了这些分析方法的优缺点,引用文献56篇。     

卟啉类化合物与碳纳米材料非共价相互作用的研究进展

卟啉-碳纳米非共价复合材料在光电器件、催化和生物医药等领域均具有重要的研究意义和广泛的应用前景.本文综述了卟啉类化合物与碳纳米材料的非共价相互作用的研究进展,并重点介绍了卟啉的结构设计对碳纳米材料结构的依赖性和进而表现出的选择性,包括对富勒烯碳笼大小、旋光性的依赖性,对单壁碳管导电性、管径、手性、旋光性的依赖性,以及对石墨烯氧化程度的依赖性等.     

金属卟啉化学共价和非共价修饰多壁碳纳米管

合成了5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉锌配合物,与活化的多壁碳纳米管(MWNT)发生酯化反应,从而得到金属卟啉有机共价化学修饰的多壁碳纳米管复合物;利用金属卟啉环上的π电子与多壁碳纳米管管壁上的π电子通过π-π堆积效应,得到金属卟啉有机非共价修饰的多壁碳纳米管复合物.通过透射电镜(TEM)考察了金属卟啉-多壁碳纳米管复合物的形貌特征;通过红外光谱对产物的化学结构进行了表征;通过紫外光谱、荧光光谱和热失重分析(TGA)对比分析了两类复合物,发现非共价修饰的金属卟啉-碳纳米管复合物的荧光淬灭率更高,非共价修饰的金属卟啉-碳纳米管复合物中卟啉的含量比较高.     

金属卟啉有机共价和非共价修饰多壁碳纳米管

合成了5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉锌配合物, 与活化的多壁碳纳米管(MWNT)发生酯化反应, 从而得到金属卟啉有机共价化学修饰的多壁碳纳米管复合物; 利用金属卟啉环上的π电子与多壁碳纳米管管壁上的π电子通过π-π堆积效应, 得到金属卟啉有机非共价修饰的多壁碳纳米管复合物. 通过透射电镜(TEM)考察了金属卟啉-多壁碳纳米管复合物的形貌特征; 通过红外光谱对产物的化学结构进行了表征; 通过紫外光谱、荧光光谱和热失重分析(TGA)对比分析了两类复合物, 发现非共价修饰的金属卟啉-碳纳米管复合物的荧光淬灭率更高, 非共价修饰的金属卟啉-碳纳米管复合物中卟啉的含量比较高.     

MALDI方法研究蛋白质的非共价复合物

飞行时间质谱仪(TOFMS)在理论上无质量范围的限制,可实现大分子蛋白质与核酸的非共价复合物的直接检测.特别是在近中性溶液条件下通过对芥子酸和6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶基质的使用及双层样品制备方法的改善,获得了稳定复合物的高灵敏度质谱检测.肌红蛋白-血红素复合物能够在芥子酸基质的不同pH条件下(pH2.0或pH5.0)同时观察到.而运用双层样品制备方法,获得了核糖核酸酶复合物(RNaseS)在第一次激光照射下的突出质谱峰,但其丰度均随更多的激光打击而减弱.     

色氨酸与功能单体自组装体系的分子间非共价相互作用

利用荧光猝灭分析、 三维荧光光谱和计算机模拟等方法分别研究色氨酸(L-Trp)与己二酸二酰肼(ADH)、 双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和丙烯酸(AA)3种功能单体间的非共价相互作用. 考察了荧光猝灭机理、 色氨酸-功能单体的相互作用强弱以及作用力类型. 研究结果表明, 功能单体对L-Trp的荧光猝灭过程是由于形成不发射荧光的复合物而引起的静态猝灭; L-Trp与功能单体的结合常数较大, 所形成的复合物较稳定, 非共价作用中以氢键和静电作用贡献最大; L-Trp主要通过羧基与功能单体产生相互作用, 芳杂环与功能单体间的相互作用相对较弱; L-Trp与功能单体相互作用的强弱顺序为L-Trp-ADH > L-Trp-DAAM > L-Trp-AA.     

石墨烯非共价功能化及其应用

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是有效避免其团聚而充分发挥其优异纳米性能的重要修饰方法。非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛应用。本文综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

弱共价相互作用——不可忽略的分子间作用力

现有的化学教科书中将物质间的作用力分为化学键和分子间作用力。分子间作用力被描述为分子永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用力。随着研究的深入,许多新的化学现象不能用现有的化学键和分子间作用力进行解释,而可以用原子轨道或分子轨道（用波函数描述）的弱重叠加以理解。文献中把这种既不同于普通化学键,又有别于教科书中所描述的分子间作用力的作用形式称为二级化学键,强调只在某些特别的物质中出现。本文通过对几种典型分子的结构和性质进行分析,认为二级化学键存在普遍性,可以看成是分子间的弱共价作用力,并认为这种弱共价作用是分子间作用力的重要组成部分。本文探讨了这种弱共价作用向化学键转化的可能性。     

共价有机框架材料在固定化酶及模拟酶领域的应用

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一类由轻质元素通过可逆共价键连接而成的晶型多孔有机材料。因具有高比表面积、低密度、规则的孔隙和易于功能化等独特的性能和结构,COFs在气体吸附、化学传感和非均相催化等领域有着广泛的应用前景。近年来,COFs逐渐显现出在固定化酶和模拟酶领域的应用潜力,由于可以轻松定制COF上的官能团以保持COF与酶之间的特定相互作用,因此COF成为有吸引力的酶固定基质。此外,COF的连续且封闭的开放通道为渗透酶提供了良好的微环境。同时,探索了COF模拟酶的特征,通过“从下到上”的方法或后修饰策略设计了COF模拟酶。这不仅扩展了固定化酶载体材料的研究和应用范围,还为模拟酶仿生催化提供了新的研究思路。本文综述了COFs固定化酶和作为纳米材料模拟酶(纳米酶)在生物催化领域的研究进展,详细讨论了COFs载体的合成和功能化策略、固定化酶方式,以及COFs纳米酶的设计理念、催化活性和选择性等内容。最后总结了目前COFs在酶催化领域所面临的挑战和未来发展的机遇。     

水溶性磺酸钠苯基卟啉及其金属配合物共价与非共价修饰多壁碳纳米管的研究

合成了meso-四(4-磺酸钠苯基)卟啉及其Zn, Cu, Mn配合物, 通过共价与非共价的方法将其分别修饰到多壁碳纳米管上. 采用红外光谱对产物结构进行表征|通过透射电镜(TEM)考察了卟啉-多壁碳纳米管复合物的形貌特征|通过紫外光谱、荧光光谱对比分析了两类复合物, 发现在卟啉与多壁碳纳米管之间存在较强的电子效应, 同时发现非共价修饰的卟啉-碳纳米管复合物的荧光淬灭率更高|热重分析(TGA)表明非共价的卟啉-碳纳米管复合物中卟啉的含量比较高. 对修饰后的复合物进行了溶解性测试, 结果表明共价修饰的复合物在水中有较好的溶解性和分散性.     

以实践应用为导向的石墨烯非共价功能化

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是解决其易团聚充分发挥纳米性能的重要修饰方法。 非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛的应用。在这里,我们精心遴选了近三年的文献,综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

meso-四(4-酰肼基苯基)卟啉及其金属配合物共价和非共价修饰多壁碳纳米管

采用新方法合成了meso-四(4-酰肼基苯基)卟啉及其金属配合物, 通过化学键将酰肼卟啉上的酰肼基与活化的多壁碳纳米管(MWNTs)发生酰胺化反应, 从而得到卟啉共价化学修饰的多壁碳纳米管复合物; 利用卟啉环上的π电子与多壁碳纳米管管壁上的π电子通过π-π堆积效应, 得到卟啉非共价化学修饰的碳纳米管复合物. 通过红外光谱、紫外和荧光光谱对比分析, 发现在卟啉与碳纳米管间存在强烈的电子效应, 且非共价修饰的卟啉-碳纳米管复合物的荧光猝灭率更高.     

基于分子内非共价相互作用构建非富勒烯受体材料的研究进展*

非富勒烯稠环电子受体因具有易调控的分子结构、宽且强的光谱吸收及较高的光电转换效率吸引了科研人员的广泛的研究兴趣。非富勒烯稠环电子受体分子的中心给电子单元一般为较大的共轭稠环平面结构,这类稠环结构通常是经过多步反应得到,包括合成成本高、难度大且产率低的关环反应过程。研究人员在分子中引入带有O、F、N、Se等杂原子单元, 利用分子内非共价键相互作用来锁定分子骨架得到类似稠环结构的非共价稠环电子受体材料,减少合成过程中关环反应的使用,使得合成更容易,成本更低;利用分子内的非共价相互作用可以增强分子平面性,拓展吸收光谱,降低材料的制备成本。综述了近年来利用分子内非共价键相互作用合成非富勒烯受体材料及其在有机太阳能电池中应用的研究进展, 并展望了其发展趋势和应用前景。     

蛋白质非共价化合物的电喷雾质谱研究

介绍了近几年来利用电喷雾离子化质谱技术研究蛋白质的基本构象及蛋白质非共价化合物的基本化学信息的进展。许多研究表明,电喷雾质谱在研究蛋白质的复杂结构和功能方面有十分广阔的前景。文中列举了若干实例说明了电喷雾离子化质谱技术在分析蛋白质非共价化合物的应用和一般方法。     

电喷雾多级质谱研究功能小分子与蛋白质的非共价相互作用——推荐一个化学生物学教学实验

肌红蛋白不仅便宜易得,而且自身就是一种由蛋白质和铁卟啉环辅基通过非共价相互作用构成的复合物.因此,以肌红蛋白为研究模型,带领学生实践基于电喷雾多级质谱技术的酶抑制剂直接筛选策略,重点考查不同有机溶剂比例及pH等样品制备条件对复合物测定结果的影响,以及如何利用二级质谱技术实现功能小分子配体的在线定性分析.该实验已在我校化学生物学专业本科生"化学生物学综合实验"教学工作中进行了多轮教学实践,通过实践不断优化实验设计,取得了良好的教学效果.     

MAWLDI质谱检测蛋白质与富勒醇的非共价复合物

基质辅助激光解吸电离质谱由于受到酸性基质，样品制备，激光诱导聚合和基质加合物的形成等条件的限制而难以用于非共价复合物的检测。本文以芥子酸为基质，观察到蛋白质与富勒醇的特殊相互作用，一些质谱特征，如质量数迁移，宽的加合峰和定量结合比表明，在蛋白质和富勒醇之间形成了特殊的非共价复合物。     

三维共价有机框架的后合成修饰

三维共价有机框架(3D COFs)是一种由有机构筑基元通过共价键连接而成的三维网状晶态有机多孔材料,具有高比表面积、复杂孔道结构和大量开放功能位点,在气体吸附与分离及催化等领域展现出了独特的应用前景.由功能基团构筑3D COFs可赋予其特征的性质及功能,然而普遍采用的直接构筑法可能存在合成困难、功能基团不兼容及结构解析...     

抗抑郁化合物SIP15838和环糊精分子非共价复合物的研究

报道了用电喷雾电离质谱(ESI-MS),并结合紫外分光光度法及溶解度实验,研究一种新型的具有自主知识产权的抗抑郁化合物SIPI5838与α-环糊精(CD)和β-环糊精(CD)分子生成的非共价复合物.质谱测量结果表明,在溶液中,SIPI5838分子可以与环糊精分子之间生成非共价复合物,且两者之间的配比关系为1:1.这些非共价复合物的形成可以显著地提高这种抗抑郁化合物在水溶液中的溶解度,使得它作为高效的口服或注射药物成为可能.另外,还用紫外分光光度法和溶解度实验对液相中非共价复合物的形成进行了辅助研究,这些结果均显示了非共价复合物的生成.根据溶解度实验结果,计算了SIPI5838和两种环糊精分子在液相中的生成常数.它们分别为SIPI5838-β-环糊精:1.83×103 mol-1·L,SIPI5838-α-环糊精:3.15×101mol-1·L.两种非共价复合物的稳定程度为β-环糊精-SIPI5838>α-环糊精-SIPI5838.