手性有机小分子催化剂6,7-二氢-5H-吡咯并[1,2-a]咪唑的合成 ——介绍一个大学有机化学综合实验

介绍一个由科研成果转化形成的综合有机化学实验——一类手性双环咪唑类亲核有机小分子催化剂的合成及结构表征。该合成实验以咪唑和丙烯醛为原料,在催化量的乙酸存在下,合成手性双环咪唑醇外消旋体。然后利用固定化酶Nov435对该外消旋体进行乙酰化动力学拆分获得光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物。最后通过测定熔点、旋光度、红外(IR)光谱、核磁共振(~1H NMR、~(13)C NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)对产物结构进行表征,并利用高效液相色谱仪(HPLC)对光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物的光学纯度进行了测定。本实验涵盖了合成、结构表征和光学纯度测定等实验技能训练及动力学拆分及不对称催化酶促反应等专业知识的学习,不仅有益于提高学生的综合实验能力,也可以开拓学生的视野。     

氨基化硅藻基As(Ⅴ)印迹复合材料的制备与性能

采用硅藻作为材料载体、选取氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)作为功能单体、As(Ⅴ)为模板离子、环氧氯丙烷(ECH)为交联剂通过表面印迹组合,制备了砷离子印迹复合材料,并将其应用于二元体系中对砷离子的选择吸附。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱及N_2吸附-脱附实验对材料进行表征,探究了硅藻基表面印迹法的搭接方式:氨基丙基三甲氧基硅烷首先通过缩合反应脱去甲氧基,与硅藻表面的活性羟基形成了(Si-O)_3≡Si-R结构,在硅藻表面形成有效接枝,通过环氧氯丙烷与APS中的氨基交联形成印迹结合位点,从而在硅藻表面形成了具有As(Ⅴ)选择性的复合印迹孔穴。采用选择性系数法,得出离子印迹复合材料对砷离子(As(Ⅴ))的去除率为98%,相对选择性系数(k′)均大于1.5。     

咖啡因提取的综合性实验教学

介绍了一个综合性化学实验。该实验以绿茶为原料,95%的乙醇为提取剂,通过索氏提取器提取、常压蒸馏及升华等实验操作,得到咖啡因产品。通过超高效合相色谱法（Ultra Performance Convergence Chromatography,UPC2）确定咖啡因的含量,熔点测定法及1H-NMR归属分析表征结构。本实验将经典的有机化学实验和先进的分析测试仪器相结合,提高了学生的实验综合能力,激发了学生的科研兴趣和探索精神。     

新型7-乙基-10-羟基喜树碱衍生物的合成及其体外抗肿瘤活性

以乙二醇为起始原料,依次经亲核取代和点击反应合成了一种7-乙基-10-羟基喜树碱(SN38)的新型葡萄糖残基衍生物(FSY02),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS(ESI)表征。采用四甲基偶氮唑盐比色法（MTT法）研究了FSY02对人非小细胞肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG2)、人结直肠癌细胞(SW-480)、人宫颈癌细胞(Hela)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的生长抑制作用。并采用Hoechst 33258染色和Western blot技术对给药后的结肠癌细胞凋亡情况和相关凋亡信号通路Caspase 3、 Bax和Bcl-2蛋白的表达情况进行了检测。结果表明：FSY02具有广谱抗癌活性,IC₅₀=0.118~4.295 μmol·L^-1,优于对照组伊立替康(IC⁵⁰=14.330~65.353 μmol·L^-1)。 Hoechst 33258染色及Western blot检测结果显示：FSY02通过上调Caspase 3和Bax的表达,下调凋亡抑制蛋白Bcl-2的表达诱导细胞凋亡。     

基于MnO2/石墨烯纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱在内毒素快速鉴定中的应用

利用大肠埃希菌（E.coli O111：B4）中提取精制的内毒素（Control standard endotoxin,CSE）为研究对象,以MnO₂/石墨烯（MnO₂/G）纳米复合材料为基质,建立了一种基于MnO₂/G纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱（Surface-assisted laser desorption ionization mass spectrometry,SALDI-MS）的内毒素检测新方法.利用SALDI-MS方法可实现对不同注射液和饮用水中内毒素的快速鉴定与定量分析.与传统的鲎试剂检测方法相比,基于MnO₂/G纳米复合材料的SALDI-MS方法具有操作简便、灵敏度高、分辨率高、检测速度快、高通量和耐盐性好等优点,有望应用于更多食品和药品中细菌内毒素的高通量快速筛查.     

毛细微槽结构表面的喷雾冷却可视化研究

本文利用高速摄影仪对具有矩形毛细微槽群结构的加热表面进行喷雾冷却的传热特性进行了可视化实验研究.研究结果表明;喷雾冷却与毛细微槽结构相结合可实现高效率的相变换热过程;随着壁面温度的增加,槽表面经历了槽面完全被水浸没区、薄液膜区、部分干涸区和完全干涸区四个不同阶段;低温区主要是界面蒸发传热方式,高温区主要是沸腾换热方式.     

Binding Energy of Excitons in a Quantum Ring

The binding energy of excitons confined to a quantum ring under the influence of perpendicular homogeneous magnetic field is calculated as a function of the ring radius. Calculations are made by using the method of exact diagonalization within the effective-mass approximation. The feature of binding energy of the ground state as a function of the ring radius for several values of the magnetic field has been revealed. The interesting feature of our study is that, in a quantum ring, the geometric structure of exeitons may reveal transition.     

Collisions of Two Soatial Solitons in Inhomogeneous Nonlinear Media

Collisions of spatial solitons occurring in the nonlinear Schroeinger equation with harmonic potential are studied, using conservation laws and the split-step Fourier method. We find an analytical solution for the separation distance between the spatial solitons in an inhomogeneous nonlinear medium when the light beam is self-trapped in the transverse dimension. In the self-focusing nonlinear media the spatial solitons can be transmitted stably, and the interaction between spatial solitons is enhanced due to the linear focusing effect （and also diminished for the linear defocusing effect）. In the self-defocusing nonlinear media, in the absence of self-trapping or in the presence of linear self-defocusing, no transmission of stable spatial solitons is possible. However, in such media the linear focusing effect can be exactly compensated, and the spatial solitons can propagate through.     

Criticality of Parasitic Disease Transmission in a Diffusive Population

Through using the methods of finite-size effect and short time dynamic scaling, we study the critical behavior of parasitic disease spreading process in a diffusive population mediated by a static vector environment. Through comprehensive analysis of parasitic disease spreading we find that this model presents a dynamical phase transition from disease-free state to endemic state with a finite population density. We determine the critical population density, above which the system reaches an epidemic spreading stationary state. We also perform a scaling analysis to determine the order parameter and critical relaxation exponents. The results show that the model does not belong to the usual directed percolation universality class and is compatible with the class of directed percolation with diffusive and conserved fields.     

北京谱仪III上利用神经网络方法进行粒子鉴别的研究

本文描述了一种多层感知器的神经网络系统在BESIII粒子鉴别技术中的应用。网络按照子探测器分别进行训练, 输出结果可以作为后续网络的输入或者可以为似然函数方法构建概率密度函数。蒙特卡罗模拟样本的检验结果表明, 利用神经网络方法可以在BESIII上获得较好的粒子鉴别效果。