生物电子学—现代分析化学新发展的重要领域

生物电子学技术是基于电子学与生物技术的发展而诞生的新领域。本文阐述并展望在这领域的最新发展。包括:生物计算机与分子计算机,生物传感器,酶电极的生物催化作用,基于离子电极和生物离子学的生物传感器,导电聚合物传感器等。     

生物电化学简介

简单介绍了生物电化学研究领域的概况。包括：生物膜与生物界面模拟研究（ＳＡＭ膜模拟生物膜的电化学、液／液界面模拟生物膜的电化学），用于生命科学的电化学技术（电脉冲基因直接导入、电场加速作物生长、癌症的电化学疗法、电化学控制药物释放、在体研究的电化学方法、生物分子的电化学行为）和电化学生物传感器（酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学ＤＮＡ传感器）。     

生物电分析新方法与技术研究及仪器研制

生物电分析化学是一门利用生物分子作为识别元件、通过生物反应后电极过程产生的信号的变化对未知物质进行定性、定量分析的学科.目前常用的生物识别元件有酶、核酸(包括核酸适配体)、抗体、受体等,而可供检测的信号广义上包括电流、电阻、光电流和电化学发光等.在过去5年的工作中,我们针对生命科学、临床检验和环境监测等实际应用领域,分别研究了电化学酶传感器、光电化学核酸损伤传感器和电化学发光免疫检测的原理与技术,并研制了相应的检测仪器.     

以分子器件为背景的仿生功能膜

本文以分子器件和生物传感器为应用背景,介绍了各种仿生功能膜的类型,如LB膜、脂质体、泡囊等。讨论了这些有序分子组合体的组装原理、组合体内的电子与能量传递等。     

生物大分子印迹传感器研究进展

分子印迹传感器在有机小分子分析检测方面的应用已趋近成熟,在生物大分子检测方面的应用近年来也逐渐增多.本文就近年来分子印迹技术在大分子生物传感器中的构建及应用进行综述,包括光学传感器、电化学传感器、质量型传感器等,并对目前分子印迹传感器在生物大分子检测方面存在的问题进行分析,对生物大分子印迹传感器的未来发展方向提出展望.     

香豆素类荧光传感器

荧光传感器能够将分子识别的信息转换成荧光信号,荧光法在灵敏度、选择性和实时原位检测等方面优势突出。实时检测被分析物的水平已引起包括化学家、生物学家、临床生物化学家和环境学家的极大兴趣。以香豆素为基础的荧光传感器近年来已成为一个新兴的研究热点。本文综述了香豆素类荧光传感器在阳离子、阴离子、中性分子识别检测中的分子设计、作用机理和应用效果,展望了该领域的发展方向。     

新型碳纳米材料——石墨烯及其衍生物在生物传感器中的应用

纳米生物检测是目前纳米科学、生物化学及诊断技术相结合的新的重要研究方向。石墨烯由于具有优良的电子、光学、热学、化学和机械性质,使其具有构筑探针分子和信号传递并放大的三重作用,成为应用于超灵敏生物传感器的理想材料。快速的电子传递和可多重修饰的化学性质使其能够实现准确而高选择性的生物分子检测。石墨烯及其复合材料越来越多地被应用到生物传感器的制备中。本文综述了近几年石墨烯及其衍生物在生物传感器研究中的进展,包括修饰石墨烯的各种材料、多种生物活性物质在石墨烯表面的直接电子转移和石墨烯在酶传感器、免疫传感器、基因传感器以及一些生物小分子的检测等方面的研究。     

分子印迹荧光传感器研究进展

分子印迹技术是结合高分子化学、分析化学、材料科学等发展起来的一门边缘学科,是模拟受体-抗体相互作用的一种新技术。分子印迹荧光传感器结合了分子印迹聚合物的预定识别性和高选择性以及荧光检测的高灵敏性,成为传感领域的研究热点。本文主要介绍了分子印迹荧光传感器的研究进展,重点概述了分子印迹荧光传感器的制备原理、检测方式及其在有机小分子和离子检测中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

计算机辅助糖苷酶分子设计与改造研究进展

糖苷酶作为一种重要的生物催化剂,在工业生物催化领域有着广阔的应用前景。但天然糖苷酶存在催化活性低、热稳定性和底物选择性差等缺点,严重限制了它在规模化生产中的推广应用。近年,有关糖苷酶催化机制与结构功能关系的研究备受关注,特别是计算机辅助酶设计在相关研究领域发挥着越来越重要的作用。本文综述了糖苷酶分子设计改造过程中应用的计算机辅助方法：包括同源比对、分子对接以及动力学模拟;系统阐述了这些计算方法在糖苷酶的结构与功能关系解析、酶催化分子机制、酶催化性能改造方面的应用现状。通过对上述方法的深入分析可以预见,计算机辅助方法将成为糖苷酶分子设计改造的重要手段,并且开发智能精准的计算分析方法将成为加快酶分子定向改造的新发展趋势。     

表面等离子体共振传感技术和生物分析仪

表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）传感技术是生物化学分析领域常用的分析手段和研究工具,与其相关的研究不计其数,发展日新月异。本研究小组从事SPR传感技术研究近十年,从初期的理论研究、仿真计算、传感器设计以及全自动SPR生物分析仪开发与应用研究,到目前的传感器性能提高、应用拓展,时刻关注着该项技术的最新动态。本文系统综述了SPR传感技术和生物分析仪的原理、结构以及主要功能模块,SPR传感器的调制类型、耦合方式以及SPR成像传感器;介绍了结合局域表面等离子体共振（local surface plasmon resonance, LSPR）技术、改进金属膜系设计、优化数据处理算法等提高SPR生物分析仪性能的方法;阐述了SPR传感技术和生物分析仪的最新进展,包括SPR技术和微流控芯片、电化学技术、表面增强拉曼散射技术（SERS）的联用;列举了SPR生物分析仪在临床诊断、药物筛选、生物分子研究、食品安全和环境监测等领域的应用实例;最后,分析了SPR生物分析仪面临的主要问题以及未来的发展趋势。     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

Toward new camptothecins. Part 6: Synthesis of crucial ketones and their use in Friedländer reaction

In the context of the preparation of camptothecin and luotonin A analogs, the synthesis of some key keto-precursors and their use in Friedländer condensation are described. This paper also focuses on the stability of these keto intermediates and emphasizes the major differences between indolizinones and pyrroloquinazolinones series. Noteworthy is also the report of some original structures isolated as by-products of some experiments.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

KMnO4-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines: Synthesis of amides and sulfonamides

KMnO₄-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines producing secondary amine was introduced, which was trapped by electrophiles (acyl chloride and sulfonyl chloride) to form amides and sulfonamides. The reaction could take place at mild condition, tolerating a wide range of function groups and affording products in moderate to excellent yields.     

Chemistry of heterocyclic compounds at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, over 50 years (Review)

The review contains a concise historical account and information on the most significant researches undertaken by the staff at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences on the Chemistry of Heterocyclic Compounds. Dedicated to Academician of the Russian Academy of Sciences B. A. Trofimov on his 70th jubilee. Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 10, pp. 1443–1502, October, 2008.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.     

Selective syntheses of 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones via temperature-dependent Rh(II)-carbenoid-mediated 2H-azirine-ring expansion

The Rh(II)-catalyzed reaction of 2-carbonyl-substituted 2H-azirines with ethyl 2-cyano-2-diazoacetate or 2-diazo-3,3,3-trifluoropropionate provides an easy access to 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones. These compounds can be selectively prepared from the same starting material using temperature as the only varied parameter. The 2-azabuta-1,3-diene intermediate, a common precursor for both heterocyclic products, isomerizes into 2H-1,3-oxazine under kinetic control, while 1H-pyrrol-3(2H)-one is the sole product of the reaction at elevated temperatures. According to DFT-calculations a one-atom oxazine ring contraction involving ring-opening to a 2-azabuta-1,3-diene intermediate, followed by a 1,5- and 1,2-prototropic shift leads to the consecutive formation of imidoylketene and azomethine ylide, which then further undergo cyclization to the pyrrole derivative.     

Synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives

Different approaches for the synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives from simple amino acids have been investigated. A library of 33 precursors for the preparation of N-hydroxy pyrazinones was obtained in moderate to good yields.