用于乏氧肿瘤治疗的钌(II)基光活化化疗药研究
王发, 陈禹, 巢晖
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202410024
化疗是肿瘤治疗的主要方法之一,然而化疗药物低选择性引发的毒副作用是临床面临的重大挑战。光活化治疗借助光的时空调控实现药物活性在肿瘤部位的精准调控,显著降低毒副作用。乏氧微环境是实体肿瘤的特征之一。在多种光活化治疗方案中,非氧气依赖的光活化化疗更适配乏氧肿瘤治疗。钌(II)配合物具有丰富的光物理和光化学性质,是构建光活化化疗前药的潜在候选者。钌(II)基光活化化疗前药光激发生成钌(II)水合物与游离配体,随后前者与生物大分子结合抑制其生物功能,后者通常也具有DNA损伤或蛋白抑制能力,进一步增强体系的抗肿瘤活性。钌(II)基光活化化疗前药的理性设计策略尚不明确。本文立足光活化机制,从配体配位数角度出发简要介绍钌(II)基光活化化疗前药克服乏氧肿瘤的研究进展,初步探索其分子设计策略,总结该领域面临的挑战并展望其未来应用。希望本文可以为人们继续设计出新的高效低毒钌(II)基光活化化疗前药提供参考。
关键词: 钌(II)配合物, 光活化化疗, 抗肿瘤, 乏氧
酚类衍生物作为芳基自由基体参与的高选择性反应进展
曹中艳, 金胜男, 王玉霞, 陈依漪, 孔宪强, 徐元清
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405186
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。
关键词: , 惰性C-O键, 选择性断裂, 芳基自由基, 光合成, 电合成
数智赋能碳纤维体共聚聚丙烯腈合成及应用实验的探究
杨晴羽, 于渊海, 吴艳柳, 杨婷, 钟乐, 阮文红, 李洁
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506010
碳纤维作为国防、航空航天、轨道交通等领域的关键材料,已被纳入国家战略发展规划。其前体(如共聚聚丙烯腈)的结构组成是影响碳纤维结构与性能的核心因素。然而,我国在碳纤维共聚前体的合成及应用方面仍面临技术瓶颈,亟需通过本科相关教学实验培养具备专业知识与创新能力的复合型人才。目前,本科高分子化学实验课程多以均聚物自由基聚合实验为主,并采用单变量控制的非探究性模式进行。由于实验时长有限、单体种类与比例选择复杂以及仪器条件不足等因素,具有重要应用的共聚物的合成实验难以纳入传统的实验教学中。随着人工智能等数字化技术的快速发展,这一困境有望被突破。本研究设计了一套基于共聚物合成及应用的数字化实验教学方案,通过利用开源数据库训练神经网络,借助人工智能程序预测不同合成策略的结果,学生可在虚拟实验平台上优化相关参数,模拟聚丙烯腈基碳纤维的全流程合成及性能测试,进而指导开展线下探究性碳纤维共聚前体的合成实验,产生的实验数据可上传至平台,用于微调预训练模型,从而逐步提高人工智能模型的预测精度。最终,通过与相关虚拟仿真实验的链接,构建了碳纤维前体“合成–结构–性能–应用”的全流程模块化实验体系,为学生提供了一个系统性、探究性及创新性的数字化综合实验,有效提升了人才培养的质量。
关键词: 碳纤维前体, 共聚聚丙烯腈, 自由基聚合, 人工智能, 数字化综合实验
神奇“魔法条”之冠病毒的快速检测
杨迪, 魏嘉怡, 翟红, 王昕, 孙太明, 宋浩乐, 王海雁
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
关键词: 胶体金, POCT, 免疫层析, 新冠病毒
融入探究和思政特色的胶体电泳实验
李运超, 陈珊莹, 綦可, 霍康宁, 李淑欣, 李晶怡, 魏盈, 范楼珍
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308063
本案例以解决传统Fe(OH)3胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。
关键词: Fe(OH)3胶体, 胶体电泳, 胶溶法, AgI胶体, 表面电荷性质, 绿色化学, 探究性学习, 课程思政
实验开发:废弃PET塑料的电催化升级再造
赵彤彤, 王嫣, 秦时月, 徐亮, 栗振华
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309003
本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略,将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品,同时联产氢气(H2)。具体实验过程包括:首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体,随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H2,最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例,不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路,而且有利于培养学生的科学思维能力,激发科学研究的兴趣。
关键词: 电催化, PET塑料, 二甲酸钾, 氢气, 水滑石
医科”背景下大学化学实验课程改革的探索与实践
郭今心, 张树永, 朱荣秀, 徐政虎
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311062
聚焦“新医科”人才培养目标,针对医学院校传统大学化学实验课程教学普遍存在的问题,从教育理念、教学内容、教学模式和评价体系四个方面对实验课程进行改革实践,创建学生主动学习、合作学习和探究学习的新模式,强调课堂内外的深度融合,探索建立中国特色的大学化学基础课程支持医学人才培养的新模式。
关键词: 新医科, 大学化学实验, 教学改革, OBE理念, 学生为中心
农科背景下无机化学课程教学改革探索与实践
张元红, 姜林, 王艳芳, 苗成霞, 张丽丽, 李怡靖, 段俊玲, 侯菊英, 侯芹, 万福贤
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312060
新农科建设背景下,将公共基础课与农业元素交融创新,优化教学方法,是推进农科特色基础课程改革的重要途径。课程组在融合农业特色教学内容,融入“农味”思政元素,构建“以学为中心”的自主、合作、探究型教学模式等方面进行了探索和实践。通过教学改革与实践,实现了化学知识与农科专业知识的有机融合,有利于提高学生解决农业领域问题的能力,为新时代农林卓越人才培养提供支撑。
关键词: 新农科, 农业元素, 课程思政, 教学模式
基于医科理念的“氧化还原反应和电极电位”实验改进
周桐, 李军, 温紫甜, 陈奕天, 李海玲, 高中洪, 王文云, 刘芳, 冯清, 李真, 杨金燚, 刘敏, 齐伟
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401005
“新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念,针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新,具体有:(1) 电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水,实现样品体系中Cu2+/Zn2+浓度的变化;(2) 氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C (Vc)的C6H6O6 (氧化型)/C6H8O6 (还原型)电对替代Br2/Br电对,实现不同电对氧化还原性质的对比研究;(3) 增设谷胱甘肽还原Fe3+的实验,实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合,对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。
关键词: 新医科, 氧化还原反应, 实验改进
巴比耶聚合——一个逐步聚合教学案例
孙晓丽, 武翔, 甘莉, 万文明
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202406102
在高分子化学的本科教学中,几乎都使用缩聚作为逐步聚合的教学案例,虽然这基于缩聚与逐步聚合二者之间密切的联系,但容易让学生混淆这两个聚合概念,不利于二者的区分。为此本文提出了一个可以作为逐步聚合教学的新案例——巴比耶聚合。有别于本科教学中基于缩合反应的逐步聚合,巴比耶聚合是一种基于加成反应的聚合方法,具有逐步特征。通过引入巴比耶聚合作为逐步聚合的教学新案例,可以加深学生对逐步聚合的理解,避免将逐步聚合等同于缩聚,有助于学生更好地对缩聚和逐步聚合概念进行区分。
关键词: 高分子化学, 逐步聚合, 巴比耶反应, 巴比耶聚合

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