Quantifying Electronic Effects in QM and QM/MM Biomolecular Modeling with the Fukui Function

Multi-scale quantum-mechanical/molecular-mechanical(QM/MM) and large-scale QM simulation provide valuable insight into enzyme mechanism and structure-property relationships. Analysis of the electron density afforded through these methods can enhance our understanding of how the enzyme environment modulates reactivity at the enzyme active site. From this perspective, tools from conceptual density functional theory to interrogate electron densities can provide added insight into enzyme function. We recently introduced the highly parallelizable Fukui shift analysis(FSA) method, which identifies how frontier states of an active site are altered by the presence of an additional QM residue to identify when QM treatment of a residue is essential as a result of quantum-mechanically affecting the behavior of the active site. We now demonstrate and analyze distance and residue dependence of Fukui function shifts in pairs of residues representing different non-covalent interactions. We also show how the interpretation of the Fukui function as a measure of relative nucleophilicity provides insight into enzymes that carry out S_N2 methyl transfer. The FSA method represents a promising approach for the systematic, unbiased determination of quantum mechanical effects in enzymes and for other complex systems that necessitate multi-scale modeling.     

Synthesis and Crystal Structure of a Novel Ethyl 5-(4-(2-Phenylacetamido)phenyl)-1H-pyrazole-3-carboxylate as an Acrosin Inhibitor

The title compound (ethyl5-(4-(2-phenylacetamido)phenyl)-1H-pyrazole-3-carboxy- late, C20H19N3O3) was synthesized by the reaction of Claisen condensation, cyclization, reduction and acylation. The structure was characterized by X-ray diffraction, MS, NMR and IR. It belongs to the monoclinic system, space group C2/c with a = 22.723(9), b = 9.324(4), c = 18.890(8) , β = 114.259(6)°, V = 3649(3) 3, Dc = 1.272 Mg·m-3, Z = 8, Mr = 349.38, μ = 0.087 mm-1, F(000) = 1472, the final R = 0.0615 and wR = 0.1643. The biological test shows that the title compound has a moderate acrosin inhibition activity.     

甲醇乳化柴油分散特性的研究

利用显微摄像技术及算术统计的方法表征了甲醇乳化柴油分散相-甲醇的平均粒径。研究了甲醇乳化柴油分散相（甲醇）的粒径分布随高速分散器转子转速、乳化时间、乳化剂用量和甲醇的质量分数等参数的变化。结果表明,甲醇乳化柴油分散相的平均粒径随转速、乳化剂用量的增加而减小,但随甲醇含量的增加而增大;当乳化时间为2min和转子转速为5×2800r/min,乳化剂的质量分数为5%和甲醇的质量分数为10%时,甲醇乳化柴油中分散相存在最佳的分散度,其值为16μm。
     

ICP-AES法测定鸡汤中多种矿物质元素

采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP - AES)对不同烹煮时间的鸡汤及加不同量冰乙酸烹煮的鸡汤中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等5种矿物质元素进行了分析研究.结果表明,不同烹煮时间的鸡汤中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn溶出量有显著性差异(P＜0.01),Ca、Fe的溶出量随着时间的增加而增加;加冰乙酸烹煮的鸡汤中Ca、...     

Mn:ZnSe/ZnS核-壳结构纳米晶的无膦法制备和光学性质

以溶于十八烯的Se作为Se前驱体,在无膦条件下制备得到了具有较高量子产率的Mn:ZnSe纳米晶.为了进一步提高纳米晶的稳定性和发光强度,运用外延生长的方法进行ZnS壳层包覆并得到了具有核-壳结构的Mn:ZnSe/ZnS纳米晶.X射线衍射、透射电子显微镜及吸收和荧光光谱测试结果表明,该方法合成的Mn:ZnSe纳米晶以及核-壳结构Mn:ZnSe/ZnS纳米晶均为闪锌矿结构,具有良好的单分散性,包覆ZnS外壳层后量子产率可达到60%以上.此外,对ZnS壳层厚度和Mn2+的掺杂量对Mn:ZnSe/ZnS纳米晶发光强度的影响及发光机制也进行了初步讨论.     

聚酰亚胺/二氧化硅纳米尺度复合材料的研究

通过正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）在聚酰胺酸（ＰＡＡ）的Ｎ，Ｎ’ 二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ），溶液中进行溶胶 凝胶反应，制备出不同二氧化硅含量的聚酰亚胺／二氧化硅（ＰＩ／ＳｉＯ２）复合薄膜材料．二氧化硅含量低于１０ｗｔ％的样品是透明浅黄色薄膜；二氧化硅含量高于１０ｗｔ％的样品是不透明棕黄色薄膜．利用红外光谱、扫描电镜、热失重分析、动态力学分析、热膨胀系数测试和应力 应变测试等方法研究了此类材料的结构与性能．结果表明，ＰＩ／ＳｉＯ２纳米复合材料具有较聚酰亚胺更高的热稳定性和更高的模量；线膨胀系数显著降低；拉伸强度和断裂伸长随二氧化硅含量而变化，分别在１０ｗｔ％和３０ｗｔ％附近出现最大值     

低温加氢催化剂的设计: 理论与实践

简要总结了我们在C=C及C=O双键低温加氢双金属催化剂方面的最新研究成果. 首先, 我们以环己烯加氢为探针反应, 证明了平行使用多种研究手段的重要性, 包括单晶表面的基础研究与DFT计算, 多晶表面的合成与表征, 负载型催化剂的制备与性能测试等. 其次, 总结了双金属催化剂在其他加氢反应, 如丙烯醛C=O双键的选择性加氢, 苯的低温加氢, 以及乙炔的选择性加氢等反应中的应用. 最后, 讨论了利用金属碳化物代替贵金属Pt以减少双金属催化剂中Pt用量的可能性.     

两个镧系金属配合物的水热合成、晶体结构、荧光、热稳定性及抑菌活性

水热法合成了2个镧系配合物[Ln(3,4-DFBA)₃(phen)(H₂O)]₂(H₂O)₂(Ln=Sm (1),Ho (2);3,4-DFBA=3,4-二氟苯甲酸, phen=菲咯啉)。利用X-射线单晶衍射仪测定了配合物的晶体结构。配合物1和2结构相同,配位数为8,属于三斜晶系,空间群为P1。相邻的2个双核分子之间通过分子间氢键作用形成了2D层状结构。并用元素分析,红外,紫外,XRD等手段对目标配合物进行了表征。用TG-DTG技术测定了配合物的热稳定性,同时对配合物1的荧光性能进行了研究。另外,还测定了这两种配合物对白色念珠菌,革兰氏阳性菌(大肠杆菌)以及革兰氏阴性菌(金黄色葡萄球菌)的抑菌活性。     

高容量咪唑型螯合树脂的制备及其对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附性能

以氯甲基化交联聚苯乙烯树脂(CMCPS)为载体和大分子引发剂,1-乙烯基咪唑(VIM)为单体,溴化亚铜/2,2'-联吡啶为催化剂体系,采用表面引发原子转移自由基聚合技术(SI-ATRP),将1-乙烯基咪唑接枝到CMCPS树脂表面,制得新型咪唑型螯合树脂(VIM-CMCPS),并采用X射线光电子能谱、元素分析和扫描电镜对其进行表征。考察了该螯合树脂对Cd2+和Zn2+的吸附性能、动力学和热力学参数。该螯合树脂表面VIM接枝密度达1.008 mg/m2。结果表明,该树脂对Cd2+和Zn2+的吸附量随溶液初始浓度和温度的升高而增加,当p H值分别为3.6和2.4时,对Cd2+和Zn2+的吸附效果最佳,树脂的静态饱和吸附容量分别为653.1 mg/g和793.3 mg/g,Langmuir和Freundlich方程均呈现良好的拟合度。热力学平衡方程计算得ΔG0,ΔH=24.47 k J/mol,ΔS0,表明该吸附过程是自发、吸热、熵增加的过程。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

准东高碱煤气化过程中碱金属迁移与结渣特性实验研究

利用循环流化床对天池木垒高碱煤进行了气化实验研究,获得了天池木垒高碱煤在循环流化床上的结渣特性及碱金属迁移规律,并对实验中出现的床内颗粒聚团现象进行了分析。结果表明,不同存在形态的碱金属在煤气化过程中的迁移规律不同,水溶钠和醋酸铵溶钠在煤气化过程中以气态形式析出,不溶钠主要存在半焦中;随着气化温度升高,底渣和煤气中钠含量增加,飞灰中钠含量减少;尾部管道温度降低过程中,煤气中钠的冷凝速率明显高于钾;天池木垒高碱煤气化过程中容易引起床内颗粒聚团,床温越高,颗粒聚团现象越明显,床温波动越大;碱金属与灰分中矿物成分及床料中SiO₂反应生成黏性低温共熔物是导致颗粒聚团的关键。