围绕分子开关及聚集诱导发光的科研热点领域进行本科教学实验设计，将光致变色二芳烯巧妙嵌合于具有聚集诱导发光性能的四芳烯体系中，制备得到兼具变色和发光功能的新型杂合四芳烯光控荧光分子开关，科教融合，将科研前沿引入到本科实验教学。从物质的制备、分离提纯、结构表征和性能测试等方面进行了综合实验探索。本实验分子设计简练新颖，内容丰富，现象明显，在综合运用和巩固本科学习的基本理论和基本操作的基础上，激发学生的科研兴趣，培养团结协作和突破创新的科学精神。

本实验设计合成了铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯(Cu-MPPa)，用于活性氧(ROS)介导的癌症治疗和消耗谷胱甘肽，并通过类Fenton反应循环产氧维持细胞内高浓度氧。实验过程中考察了Cu-MPPa的活性氧产生能力、氧气产生能力和谷胱甘肽消耗能力等性能。所合成中间体的结构用质谱进行了表征。这个实验综合了有机化学合成、仪器分析化学和生物化学实验，要求由三名学生组成实验小组，大约需要24学时，旨在培养学生综合创新能力、解决复杂问题能力和培养团队合作精神。

本文介绍了一个有机化学综合实验，实验以水杨醛、苯硼酸和芳胺为反应底物，通过芳胺上取代基控制亲核性选择性地制备二芳基甲胺和三芳基甲烷，并利用核磁共振氢谱(¹H NMR)和碳谱(¹³C NMR)对产物结构进行表征。本实验与理论知识相结合，启发学生进行机理方面的思考，帮助他们开拓知识视野，更好地树立“绿色化学”理念和环保意识。

光动力疗法(PDT)作为一种美国食品药品监督管理局(FDA)批准的治疗手段，在肿瘤治疗领域取得了显著进展。然而，传统的PDT由于活性氧(ROS)的瞬时性、过度的光毒性以及诱导经典凋亡的特性，可能导致预后效果较差。本研究利用带正电荷的碳点光敏剂(PCDs)与新吲哚菁绿(IR820)之间的静电相互作用构建了一种纳米工程化碳点(NCDs)。通过调控IR820的引入比例，可改变NCDs的表面电荷与两亲性特征，从而优化其细胞膜锚定能力。此外，IR820的J聚集导致其荧光从NIR-Ⅰ区红移到NIR-Ⅱ区，从而实现NIR-Ⅱ成像。值得注意的是，IR820对PCDs的光活性具有淬灭作用，因此，NCDs的PDT效应依赖于750 nm激光照射下IR820的光漂白和577 nm激光照射下PCDs的光动力。最终，体外与体内实验均表明，在级联激光照射下，膜靶向的NCDs可以有效增强肿瘤细胞焦亡，从而以最小副作用实现肿瘤清除，同时激活免疫响应以抑制肿瘤的肺转移。本研究开发了一种多功能的纳米工程化碳点，提供了一种可控性强、治疗效果好以及安全性高的肿瘤光动力免疫治疗新策略，展现出良好的临床应用前景。

通过浸渍法制备了N、Mn改性半焦活性炭(SC)催化剂N_xMn_y-SC(x∶y为N和Mn的质量比)，并用于催化臭氧(O₃)氧化降解水中的盐酸四环素(TC)。结果表明，Mn的负载量与材料表面Mn含量及结构无序度呈正相关，其中N与Mn的质量比为1∶3时制备的N₁Mn₃-SC表现出最优催化性能。提高催化剂投加量、O₃流速和反应温度均有助于提升TC降解率，而高的初始TC质量浓度则会抑制降解效果，溶液pH的影响呈现随pH升高先促进后抑制的趋势，并于pH=7时达到最佳降解效果。在催化剂用量为200 mg·L^-1、TC质量浓度为30 mg·L^-1、pH=7、25 ℃、O₃流速为30 mL·min^-1的最优条件下，N₁Mn₃-SC可在20 min内实现93.46%的TC降解率，一级反应速率常数达0.138 2 min^-1，显著高于SC(0.080 1 min^-1)。水中腐殖酸(HA)、HCO₃^-和Cl^-会竞争消耗羟基自由基(·OH)，轻微抑制反应进程。该催化剂经5次循环使用后仍保持84.13%的降解率，但比表面积下降至21 m²·g^-1，表面Mn、N及含氧官能团含量减少，缺陷与石墨化拉曼峰强度的比值(I_D/I_G)降低至0.983，表明其结构有序度有所上升。自由基猝灭实验证实·OH、超氧自由基(·O₂^-)和单线态氧(¹O₂)共同参与催化过程，其中¹O₂作用尤为关键。中间产物分析表明，TC主要通过脱烷基、脱酰胺等途径分解，最终矿化为CO₂和H₂O。

酚是年产超千万吨的廉价化工原料，广泛应用于有机合成中的各类重要转化。大学基础化学中关于酚类化合物反应类型的介绍主要是富电子芳环和酚羟基氧上的取代反应，两类产物中均保留了酚的惰性C―O键。为进一步拓展酚类化合物的应用价值，人们通过在酚氧原子上引入不同活化基，借助金属催化打断C―O键，实现了各类高效的脱氧偶联反应。然而，该策略的反应条件通常较为苛刻，并且可能导致产物中有金属残留，限制了其在制药等领域的广泛应用。为挑战上述难题，化学家们发现利用光、电等手段，在温和条件下可将酚的一些简单衍生物通过C―O键的选择性断裂产生芳基自由基。借助芳基自由基的高反应活性和选择性，实现一些新颖和高效的化学转化，为酚的合成应用提供新的策略和方法。本文介绍了利用酚的三氟甲基磺酸酯、磷酸酯和碳酸酯等作为芳基自由基前体的挑战和难点，以及如何实现一些精细化学品精准构建的最新研究进展，期望可以为学有余力的同学们拓宽知识面。

过渡金属催化偶联反应是非常重要的现代有机合成方法，但由于一些反应条件及催化剂的价格限制，尚未在本科实验教学中大规模推广。为了让学生切身体会现代有机化学的发展及绿色化学理念，我们设计了一个反应条件温和、操作步骤简单、原料及催化剂廉价易得的过渡金属催化偶联反应——铜催化芳基硼酸与烷基亚磺酸盐的氧化偶联反应合成芳基砜类化合物。以醋酸铜和N-甲基咪唑为催化剂、空气作为氧化剂，催化4-乙酰基苯硼酸及甲基亚磺酸钠的偶联反应，以中等产率得到4-甲砜基苯乙酮。本实验包括无水实验操作、微量试剂的称量及加料、薄层色谱及旋转蒸发技术、熔点测定等实验操作。此外，本实验可以拓展为探究实验，让学生初步学习有机合成实验研究方法及数据处理、分析方法，了解过渡金属催化有机反应中主要的影响因素，培养学生科学研究的思维，提高学生的综合化学素养。本实验已经在本科生实验教学中进行了验证。