基于柱[n]芳烃(准)轮烷的研究进展

柱芳烃作为一类新型的大环主体分子,自2008年首次报道以来,引起了人们,特别是化学家的广泛关注.目前,它已在分子识别、(准)轮烷、超分子聚合物、分子弹簧、智能跨膜离子通道、囊泡、金属有机骨架结构等众多研究领域作为重要模块得到初步的应用.主要将以柱芳烃作为主体大环分子来构筑(准)轮烷的研究进展进行简要的综述,同时还介绍了基于柱芳烃的(准)聚轮烷的研究概况,并对未来的发展作了进一步展望.     

On the molecular mechanism of ion specific Hofmeister series

Hofmeister series ranks the ability of salt ions in influencing a variety of properties and processes in aqueous solutions.In this review,we reexamine how these ions and some other small molecules affect water structure and thermodynamic properties,such as surface tension and protein backbone solvation.We illustrate the difficulties in interpreting the thermodynamic information based on structural and dynamic arguments.As an alternative,we show that the solvation properties of ions and proteins/small molecules can be used to explain the salt effects on the thermodynamic properties of the solutions.Our analysis shows that the often neglected cation-anion cooperativity plays a very important role in these effects.We also argue that the change of hydrogen donor/acceptor equilibrium by added cosolutes/cosolvents can be used to explain their effects on protein secondary structure denaturation/protection:those increase hydrogen donor concentrations such as urea and salts with strongly solvated cations/weakly hydrated anions tend to dissolve protein backbone acting as secondary structure denaturants,whereas those lack of hydrogen donors but rich in acceptors have the opposite effect.     

Wild-type and molten globular chorismate mutase achieve comparable catalytic rates using very different enthalpy/entropy compensations

The origin of the catalytic power of enzymes with a meta-stable native state,e.g.molten globular state,is an unsolved challenging issue in biochemistry.To help understand the possible differences between this special class of enzymes and the typical ones,we report here computer simulations of the catalysis of both the well-folded wild-type and the molten globular mutant of chorismate mutase.Using the ab initio quantum mechanical/molecular mechanical minimum free-energy path method,we determined the height of reaction barriers that are in good agreement with experimental measurements.Enzyme-substrate interactions were analyzed in detail to identify factors contributing to catalysis.Computed angular order parameters of backbone N–H bonds and side-chain methyl groups suggested site-specific,non-uniform rigidity changes of the enzymes during catalysis.The change of conformational entropy from the ground state to the transition state revealed distinctly contrasting entropy/enthalpy compensations in the dimeric wild-type enzyme and its molten globular monomeric variant.A unique catalytic strategy was suggested for enzymes that are natively molten globules:some may possess large conformational flexibility to provide strong electrostatic interactions to stabilize the transition state of the substrate and compensate for the entropy loss in the transition state.The equilibrium conformational dynamics in the reactant state were analyzed to quantify their contributions to the structural transitions enzymes needed to reach the transition states.The results suggest that large-scale conformational dynamics make important catalytic contributions to sampling conformational regions in favor of binding the transition state of substrate.     

聚合方法对聚苯胺性能的影响北大核心CSCD

分别通过苯胺的化学氧化以及N,N-二氯对苯醌二亚胺与对二溴苯格氏试剂在Ni(Ⅱ)配合物催化下共聚等两种方法合成了聚苯胺。对两种方法所获得的聚合物通过红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UVVis)、循环伏安(CV)、充放电等对聚合物进行了表征和性能测试。结果表明,化学氧化法合成聚苯胺的紫外-可见吸收光谱中,在600nm处出现最大吸收峰,而金属配合物催化法合成的聚合物最大吸收峰出现在443nm。两种聚合物都具有可逆的氧化-还原性能,其氧化峰分别出现在0.26eV和0.49eV处。     

三唑环修饰的苯并菲二羧酸酯和酰亚胺: 合成、液晶及凝胶性

在盘状液晶分子外围柔性链中引入功能不同的基团, 是设计和合成具有良好液晶性能化合物的常用策略. 本工作从苯并菲2,3-二甲酸和酸酐出发, 通过亲核取代和点击反应, 分别合成了两类三唑环修饰的苯并菲二羧酸酯和苯并菲酰亚胺化合物. 热重分析仪(TGA)测试表明, 新制备的主要中间产物与目标化合物失重为5%时的温度在274~389 ℃之间, 均表现出良好的热稳定性. 我们通过差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)和变温X射线衍射(XRD)实验对这些化合物的热力学行为和介晶性进行了研究. 除三唑环修饰的酯3a和3b无液晶性外, 主要中间产物(2和5)与三唑环修饰的酰亚胺产物(6a和6b)均有一个六方柱状液晶相. 此外, 制备的以三唑为桥联基团的酰亚胺二聚体10为室温液晶, 具有173 ℃的液晶范围. XRD证实了该二聚体中存在有序度不同的两种柱状液晶相(Col_h1和Col_h2). 另外, 由于三唑环的引入, 三唑环修饰的酯类和酰亚胺两类化合物在某些有机溶剂中都能形成有机凝胶. 其中, 二聚体10在1,2-二氯乙烷和1,4-二氧六环中表现出优异的凝胶能力, 其临界凝胶浓度(CGC)可低至1 mg/mL. 相比之下, 不含三唑环的中间产物2和5则不能形成凝胶, 表明三唑环之间的偶极-偶极作用和液晶刚性核π-π堆积的协同作用对于超分子凝胶的形成起着重要的作用. 因此, 同时表现出液晶和凝胶性质的三唑环修饰的苯并菲2,3-二酰亚胺分子具有成为一种多功能材料的潜在应用价值.     

三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极

金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh·g^-1)和低氧化还原电位(-3.04 V vs.标准氢电极),是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而,循环过程中的体积膨胀、锂枝晶生长和“死锂”等问题严重的限制了其实际应用。合理设计三维骨架调控金属锂的成核行为是抑制锂枝晶生长的有效策略。本文中,我们发展了一种“软硬双模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三维碳-碳化钛(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示为3DMM-C-TiC)复合材料。多级孔道为金属锂的沉积提供了足够的空间,缓冲充放电中巨大的体积变化。此外,TiC的引入显著增强多孔骨架的导电性,改善锂金属的成核行为,促进金属锂的均匀成核和沉积,抑制锂枝晶生长。3DMM-C-TiC||Li电池测试表明,在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,所得材料与LiFePO₄ (LFP)组成的全电池也表现出优异的倍率和循环性能。本工作为无枝晶锂金属负极的设计提供了新的思路。     

聚吡咯纳米纤维固相萃取-气相色谱法测定小鼠粪便中短链脂肪酸

建立了一种96微孔板装填聚吡咯纳米纤维固相萃取小鼠粪便中的短链脂肪酸的气相色谱测定法,解决了因采用水基质提取短链脂肪酸后直接进样分析而导致的气相色谱柱使用寿命缩短的问题。采用静电纺丝技术及原位化学聚合法制备聚吡咯纳米纤维,将其装填入96微孔板插管,提取小鼠粪便样本中的短链脂肪酸,有机相洗脱后采用气相色谱法测定样本中的短链脂肪酸含量。结果表明,6种短链脂肪酸在10～500μg/mL范围内线性关系良好,加标回收率在92.5%～128.3%之间。采用聚吡咯纳米纤维固相萃取,可有效提取粪便样本中的短链脂肪酸成分,并将水基质样本转换为有机相基质,有利于目标物信号检出,延长气相色谱柱的使用寿命。     

磁性复合材料在固相萃取食品中环境类雌激素的应用进展EI北大核心CSCD

环境类雌激素作为食品中一类典型的污染物,严重影响人体内分泌系统的功能与代谢。磁性固相萃取因其简洁高效、富集倍数高、适用范围广等优点,已被广泛应用于食品中环境类雌激素的富集检测。Fe_(3)O_(4)纳米粒子作为经典的磁固相萃取材料,易于形成大分子团聚物,影响其选择吸附性能,限制了磁固相萃取技术在食品中环境类雌激素的痕量分析。新兴的磁性复合材料可有效地解决上述问题,已成为磁固相萃取技术的研究热点之一。本文综述了近5年来新兴的磁性聚合物复合材料、磁性碳基复合材料和磁性金属-有机骨架复合材料在食品中环境类雌激素富集检测的应用进展。     

聚乙烯/氧化铝复合材料形态、流变和力学性能

将聚乙烯（PE）和氧化铝（AO）熔融共混制得综合性能更好的PE/AO复合材料。通过对其进行流变分析、热力学性能分析、力学性能分析、导热性能分析和断面微观结构分析,探究AO质量分数对复合材料结构及性能的影响。结果表明,随着AO质量分数的增加,复合材料逐步转为脆性材料,其弹性模量、屈服强度、导热系数、储能模量同步增加;当AO质量分数为10%时,复合材料的断裂强度为18.2 MPa,综合性能最好。     

缩醛/缩酮的合成研究进展

醛/酮与醇或原甲酸酯进行亲核加成反应生成的产物缩醛/缩酮,是一类重要的有机化合物。在有机合成中,该反应也广泛用于醛/酮羰基的保护或者乙二醇的保护,因此,缩醛/缩酮的合成研究引起广泛的关注。本文根据反应体系的不同,从酸催化、电催化和光催化三个方面对近年来缩醛/缩酮的合成研究进展进行详细综述。期望该综述作为学生基础有机化学课程的课后拓展阅读内容,能加深学生对基础反应的理解,培养学生的科研创新思维。