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应用化学
Chinese Journal of Applied Chemistry
主管 : 中国科学院
刊期 : 月刊主编 : 张洪杰
语种 : 中文主办 : 中国化学会、中国科学院长春应用化学研究所
ISSN : 1000-0518 CN : 22-1128/O6简介: 《应用化学》创刊于 1983 年，是经国家科委批准向国内、国外公开发行的化学类综合性学术期刊。其中包括有机化学、无机化学、高分子化学、物理化学、分析化学，与材料科学、信息科学、能源科学、生命科学互相关联和渗透，涉及的专业面广。展开 >
《应用化学》主编由中国科学院院士张洪杰先生担任，编委会由85位科学家组成（包括30名中科院院士和工程院院士，4位国外专家）， 审稿队伍由全国各个重点院校和科研单位的上千名专家、教授、研究员组成。
办刊宗旨: 着重报道化学及交叉学科有应用前景的创新性基础科学研究和创造性科研技术成果，介绍该领域中的新发现、新理论、新方法、新技术、新产品及相关科技信息，为推动应用化学学科的发展、加强国内国际间的学术交流、人才培养和现代化建设服务。
期刊内检索
期刊内热点文章
2020, 37(12): 1343-1356
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200146
摘要:
二甲基亚砜（DMSO）被称为"万能溶剂"，除了在化学、医学、化妆品等领域的常规应用，在有机电子领域也有展现出特色应用。聚（3，4-乙撑二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS）是一类卓越的水分散性导电聚合物材料，具有优异的可加工性、混合性、生物兼容性、成膜性以及可商业规模生产等优势，被广泛应用于抗静电涂层、透明电极、有机太阳能电池、超级电容、生物传感等新材料和绿色能源领域。DMSO对调控PEDOT：PSS薄膜的形貌、导电、热电、功函，界面接触、力学、自修复等性能具有重要作用。基于我们团队及国内外学者在本领域的研究成果，本文系统综述了DMSO对PEDOT及其衍生物：PSS（PEDOTs：PSS）作用的效果及其机制，探讨了应用中面临的问题与挑战。
二甲基亚砜（DMSO）被称为"万能溶剂"，除了在化学、医学、化妆品等领域的常规应用，在有机电子领域也有展现出特色应用。聚（3，4-乙撑二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS）是一类卓越的水分散性导电聚合物材料，具有优异的可加工性、混合性、生物兼容性、成膜性以及可商业规模生产等优势，被广泛应用于抗静电涂层、透明电极、有机太阳能电池、超级电容、生物传感等新材料和绿色能源领域。DMSO对调控PEDOT：PSS薄膜的形貌、导电、热电、功函，界面接触、力学、自修复等性能具有重要作用。基于我们团队及国内外学者在本领域的研究成果，本文系统综述了DMSO对PEDOT及其衍生物：PSS（PEDOTs：PSS）作用的效果及其机制，探讨了应用中面临的问题与挑战。
2020, 37(12): 1357-1363
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200173
摘要:
碳纤维树脂复合材料回收再利用是碳纤维产业可持续发展的重要一环，因此受到学术界及产业界的广泛关注。超临界流体回收碳纤维方法是一种高效、清洁，并且对碳纤维性能损伤较小的回收方法。本文回顾了超临界流体回收碳纤维树脂复合材料研究进展，系统讨论超临界体系、反应条件、催化剂等对树脂降解率、回收碳纤维性能的影响，并对超临界流体回收碳纤维树脂复合材料的未来发展进行了展望。
碳纤维树脂复合材料回收再利用是碳纤维产业可持续发展的重要一环，因此受到学术界及产业界的广泛关注。超临界流体回收碳纤维方法是一种高效、清洁，并且对碳纤维性能损伤较小的回收方法。本文回顾了超临界流体回收碳纤维树脂复合材料研究进展，系统讨论超临界体系、反应条件、催化剂等对树脂降解率、回收碳纤维性能的影响，并对超临界流体回收碳纤维树脂复合材料的未来发展进行了展望。
2020, 37(12): 1364-1373
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200180
摘要:
表面增强拉曼散射（Surface enhanced Raman scattering，SERS）是一种分子检测光谱技术，借助SERS基底，可对生物、化学等复杂体系中的痕量分子进行分析。其中静电纺纳米纤维SERS基底由于具有高比表面积、可透气透水、柔韧可折叠弯曲等特点，在复杂体系中提取、过滤、浓缩痕量分子等应用场景中，其表面结构具有其他刚性SERS基底不可比拟的优势。然而，静电纺纳米纤维SERS基底的发展却受到制备方法的限制，存在检测灵敏度较低、制备过程复杂等问题。因此，目前的研究工作主要集中在新型制备方法及工艺的开发。本文综述了静电纺纳米金银复合纤维SERS基底的几种常用制备方法，包括直接混合纺丝法、化学吸附法、静电吸附法、物理沉积法和原位化学还原法，并总结了静电纺纳米纤维SERS基底在复杂体系中提取、过滤、浓缩待测分子的应用，最后对静电纺纳米复合纤维SERS基底的发展进行了展望。
表面增强拉曼散射（Surface enhanced Raman scattering，SERS）是一种分子检测光谱技术，借助SERS基底，可对生物、化学等复杂体系中的痕量分子进行分析。其中静电纺纳米纤维SERS基底由于具有高比表面积、可透气透水、柔韧可折叠弯曲等特点，在复杂体系中提取、过滤、浓缩痕量分子等应用场景中，其表面结构具有其他刚性SERS基底不可比拟的优势。然而，静电纺纳米纤维SERS基底的发展却受到制备方法的限制，存在检测灵敏度较低、制备过程复杂等问题。因此，目前的研究工作主要集中在新型制备方法及工艺的开发。本文综述了静电纺纳米金银复合纤维SERS基底的几种常用制备方法，包括直接混合纺丝法、化学吸附法、静电吸附法、物理沉积法和原位化学还原法，并总结了静电纺纳米纤维SERS基底在复杂体系中提取、过滤、浓缩待测分子的应用，最后对静电纺纳米复合纤维SERS基底的发展进行了展望。
2020, 37(12): 1374-1383
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200163
摘要:
石墨烯被认为是一种颇具潜力的新型材料，具有优异的导电性能、力学性能以及大的比表面积，但石墨烯极易因为片层间的分子间作用力以及π-π作用而发生堆叠团聚。构筑三维空心微球结构不仅能够有效阻止石墨烯片团聚，从而保证大的比表面积与优异的性质，还具有结构规整、尺寸可调的独特优势。本文对近年来石墨烯空心微球的制备方法进行了阐述，主要按照模板法与无模板法两大类进行了整理与分析，又将模板法分为硬模板法与软模板法两类来叙述，对石墨烯空心微球的制备过程中应用到的多种技术进行了介绍与举例，并分别对硬模板法、软模板法、无模板法各自的优缺点进行了分析与总结。
石墨烯被认为是一种颇具潜力的新型材料，具有优异的导电性能、力学性能以及大的比表面积，但石墨烯极易因为片层间的分子间作用力以及π-π作用而发生堆叠团聚。构筑三维空心微球结构不仅能够有效阻止石墨烯片团聚，从而保证大的比表面积与优异的性质，还具有结构规整、尺寸可调的独特优势。本文对近年来石墨烯空心微球的制备方法进行了阐述，主要按照模板法与无模板法两大类进行了整理与分析，又将模板法分为硬模板法与软模板法两类来叙述，对石墨烯空心微球的制备过程中应用到的多种技术进行了介绍与举例，并分别对硬模板法、软模板法、无模板法各自的优缺点进行了分析与总结。
2020, 37(12): 1384-1402
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200190
摘要:
低成本、长寿命、高安全性、高性能且易于大规模生产的锂/钠离子电池已被证实为重要的二次储能设备。电极材料对锂/钠电池性能与循环寿命影响极大，金属硫化物由于具有高比容量和低电势而极具潜力成为锂/钠离子电池负极材料。在电化学循环过程中，由于金属硫化物容易产生穿梭效应和体积变化，从而电极材料结构被破坏，进一步导致电池容量衰退、稳定性降低。本文总结了多种金属硫化物的微观结构调控策略，从三维空间构建到与其它材料的复合，增强了电极的导电性和减缓体积变化带来的负面影响，进而获得性能优异的金属硫化物负极材料。通过对金属硫化物的结构与性能的讨论，对其研究前景进行了积极的展望。
低成本、长寿命、高安全性、高性能且易于大规模生产的锂/钠离子电池已被证实为重要的二次储能设备。电极材料对锂/钠电池性能与循环寿命影响极大，金属硫化物由于具有高比容量和低电势而极具潜力成为锂/钠离子电池负极材料。在电化学循环过程中，由于金属硫化物容易产生穿梭效应和体积变化，从而电极材料结构被破坏，进一步导致电池容量衰退、稳定性降低。本文总结了多种金属硫化物的微观结构调控策略，从三维空间构建到与其它材料的复合，增强了电极的导电性和减缓体积变化带来的负面影响，进而获得性能优异的金属硫化物负极材料。通过对金属硫化物的结构与性能的讨论，对其研究前景进行了积极的展望。
2020, 37(12): 1403-1410
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200185
摘要:
液晶取向膜是液晶显示器中的关键材料，为了制得性能优良的液晶取向膜，我们通过铃木偶联反应制备了3种含有不同末端基团的3，5-二氨基联苯，将制得的3种二胺单体分别与环丁烷四甲酸二酐聚合得到3种新型的聚酰亚胺。利用核磁氢谱对单体和聚合物的结构进行了表征，测试了聚合物的溶解性、热稳定性以及用作液晶取向膜的性能。结果表明，所得的聚酰亚胺具有良好的溶解性和热稳定性，经过机械摩擦后，末端带有甲氧基的聚酰亚胺能使液晶分子平行于摩擦方向取向，末端带有苯氧羰基和联苯氧羰基的聚酰亚胺能使液晶分子垂直于摩擦方向取向。此类可溶性的聚酰亚胺液晶取向膜将简化制备工艺并在柔性显示器件中具有较大的应用价值。
液晶取向膜是液晶显示器中的关键材料，为了制得性能优良的液晶取向膜，我们通过铃木偶联反应制备了3种含有不同末端基团的3，5-二氨基联苯，将制得的3种二胺单体分别与环丁烷四甲酸二酐聚合得到3种新型的聚酰亚胺。利用核磁氢谱对单体和聚合物的结构进行了表征，测试了聚合物的溶解性、热稳定性以及用作液晶取向膜的性能。结果表明，所得的聚酰亚胺具有良好的溶解性和热稳定性，经过机械摩擦后，末端带有甲氧基的聚酰亚胺能使液晶分子平行于摩擦方向取向，末端带有苯氧羰基和联苯氧羰基的聚酰亚胺能使液晶分子垂直于摩擦方向取向。此类可溶性的聚酰亚胺液晶取向膜将简化制备工艺并在柔性显示器件中具有较大的应用价值。
2020, 37(12): 1411-1419
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200133
摘要:
为了提高聚偏氟乙烯（PVDF）的压电性能，需要寻找有效的途径来提高PVDF的电活性相（β相）含量。通过水热法成功合成了Ag、ZnO以及二者复合（Ag-ZnO）的3种类型纳米粒子，并与PVDF共混形成PVDF复合薄膜。通过表征PVDF复合材料的形貌，结晶性能和压电性能，可以发现Ag-ZnO复合纳米粒子的协同作用可以有效提高PVDF的结晶性能和压电性能。此外，通过单轴拉伸可以使得所有PVDF膜的β相含量得到进一步提高，其中拉伸后的PVDF/Ag-ZnO纳米颗粒（P-C）的β相物质的量分数最高，达到70.0%，最佳的压电系数（d33）达到了31.0 pC/N。
为了提高聚偏氟乙烯（PVDF）的压电性能，需要寻找有效的途径来提高PVDF的电活性相（β相）含量。通过水热法成功合成了Ag、ZnO以及二者复合（Ag-ZnO）的3种类型纳米粒子，并与PVDF共混形成PVDF复合薄膜。通过表征PVDF复合材料的形貌，结晶性能和压电性能，可以发现Ag-ZnO复合纳米粒子的协同作用可以有效提高PVDF的结晶性能和压电性能。此外，通过单轴拉伸可以使得所有PVDF膜的β相含量得到进一步提高，其中拉伸后的PVDF/Ag-ZnO纳米颗粒（P-C）的β相物质的量分数最高，达到70.0%，最佳的压电系数（d33）达到了31.0 pC/N。
2020, 37(12): 1420-1425
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200090
摘要:
合成了3-氨基-7，8-二甲氧基香豆素及其衍生物共11个化合物，其中3个化合物（2b、2d、2e）为新型香豆素芳酰胺类化合物。通过猝灭1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2，2'-联氮二（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐阳离子自由基（ABTS+·）和羟自由基实验考察了所合成化合物的抗氧化活性，结果表明化合物2b对DPPH自由基、羟自由基的清除能力超出或接近对照品维生素C，而衍生物2a、2b和2c的抗氧化活性优于母体。故酰化可提高3-氨基-7，8-二甲氧基香豆素的抗氧化性能，尤其是普遍提高了羟基自由基的清除能力。
合成了3-氨基-7，8-二甲氧基香豆素及其衍生物共11个化合物，其中3个化合物（2b、2d、2e）为新型香豆素芳酰胺类化合物。通过猝灭1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2，2'-联氮二（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐阳离子自由基（ABTS+·）和羟自由基实验考察了所合成化合物的抗氧化活性，结果表明化合物2b对DPPH自由基、羟自由基的清除能力超出或接近对照品维生素C，而衍生物2a、2b和2c的抗氧化活性优于母体。故酰化可提高3-氨基-7，8-二甲氧基香豆素的抗氧化性能，尤其是普遍提高了羟基自由基的清除能力。
2020, 37(12): 1426-1431
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200177
摘要:
为进一步发现提高氟喹诺酮抗肿瘤活性的有效结构修饰策略，基于片段药物设计原理，通过喹啉-4（1H）-酮与芳香醛缩合反应合成了（S）-6-氟-7-（4-甲基-哌嗪-基）-8，1-（1，3-氧丙基）-3-芳苄叉基-2，3-二氢-喹啉-4（1H）-酮（3a-3l）目标化合物。体外抗肿瘤活性结果表明，所合成的12个新化合物的活性均强于母体左氧氟沙星，其中F、Cl、Br取代的卤苯基化合物对人肝癌细胞株（SMMC-7721）和人胰腺癌细胞株（Capan-1）的半数抑制浓度（IC50）低于其它取代基化合物，尤其是氯苯基化合物（3k）与对照抗肿瘤药阿霉素活性相当。为此，芳苄叉基替代C-3羧基构建的3-芳苄叉基-喹啉-4-酮化合物有助于提高氟喹诺酮的抗肿瘤活性，提示α，β-不饱和酮片段作为一个有发展前景的氟喹诺酮的候选修饰基团值得进一步发展。
为进一步发现提高氟喹诺酮抗肿瘤活性的有效结构修饰策略，基于片段药物设计原理，通过喹啉-4（1H）-酮与芳香醛缩合反应合成了（S）-6-氟-7-（4-甲基-哌嗪-基）-8，1-（1，3-氧丙基）-3-芳苄叉基-2，3-二氢-喹啉-4（1H）-酮（3a-3l）目标化合物。体外抗肿瘤活性结果表明，所合成的12个新化合物的活性均强于母体左氧氟沙星，其中F、Cl、Br取代的卤苯基化合物对人肝癌细胞株（SMMC-7721）和人胰腺癌细胞株（Capan-1）的半数抑制浓度（IC50）低于其它取代基化合物，尤其是氯苯基化合物（3k）与对照抗肿瘤药阿霉素活性相当。为此，芳苄叉基替代C-3羧基构建的3-芳苄叉基-喹啉-4-酮化合物有助于提高氟喹诺酮的抗肿瘤活性，提示α，β-不饱和酮片段作为一个有发展前景的氟喹诺酮的候选修饰基团值得进一步发展。
2020, 37(12): 1432-1440
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200168
摘要:
设计并合成了一种新型长链烷氧基酰腙衍生物1-（2，4-二硝基苯基）-2-（4-（十四烷氧基）亚苄基）肼R，系统研究了受体R对9种阴离子（F-、Cl-、Br-、I-、HSO4-、NO3-、ClO4-、H2PO4-、Ac-）的紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）及裸眼识别性能。结果表明，该受体在二甲基亚砜（DMSO）体系中对F-、Ac-和H2PO4-表现出良好的UV-Vis及裸眼识别能力。此外，在H2O/DMSO（体积比1：9）体系中可对F-实现单一UV-Vis及裸眼识别，且检出限可达7.02×10-7 mol/L，同时制备了受体R对阴离子的检测试纸，Job曲线表明受体与阴离子形成1：1型配合物。F-离子的识别机理为"氢键型"响应识别现象。
设计并合成了一种新型长链烷氧基酰腙衍生物1-（2，4-二硝基苯基）-2-（4-（十四烷氧基）亚苄基）肼R，系统研究了受体R对9种阴离子（F-、Cl-、Br-、I-、HSO4-、NO3-、ClO4-、H2PO4-、Ac-）的紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）及裸眼识别性能。结果表明，该受体在二甲基亚砜（DMSO）体系中对F-、Ac-和H2PO4-表现出良好的UV-Vis及裸眼识别能力。此外，在H2O/DMSO（体积比1：9）体系中可对F-实现单一UV-Vis及裸眼识别，且检出限可达7.02×10-7 mol/L，同时制备了受体R对阴离子的检测试纸，Job曲线表明受体与阴离子形成1：1型配合物。F-离子的识别机理为"氢键型"响应识别现象。
2020, 37(12): 1441-1446
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200149
摘要:
以聚偏氟乙烯（PVDF）和硅藻土为原料，通过静电纺丝法制备PVDF@硅藻土复合纤维膜，用于锂离子电池隔膜。研究了隔膜的吸液率、热稳定性和电化学性能等。添加硅藻土可有效提高复合膜的电解液吸收率和电化学性能，其中吸液率可达623.6%，相比于PVDF膜和聚丙烯（PP）膜具有优异的循环性能和倍率性能。
以聚偏氟乙烯（PVDF）和硅藻土为原料，通过静电纺丝法制备PVDF@硅藻土复合纤维膜，用于锂离子电池隔膜。研究了隔膜的吸液率、热稳定性和电化学性能等。添加硅藻土可有效提高复合膜的电解液吸收率和电化学性能，其中吸液率可达623.6%，相比于PVDF膜和聚丙烯（PP）膜具有优异的循环性能和倍率性能。
2020, 37(12): 1447-1456
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200097
摘要:
通过溶胶凝胶法制备了手性向列型介孔二氧化硅（CNMS）和用浸渍法制备了磺酸化手性向列型介孔硅（CNMS-SO3H）固体酸催化剂。通过比表面积分析（BET）、X射线衍射仪（XRD）、红外吸收光谱分析法（FT-IR）、氨-程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附红外光谱（Py-FTIR）等技术手段表征催化剂的结构和性质。结果表明，在α-蒎烯与无水草酸物质的量比为1：0.4，CNMS-SO3H催化剂用量与松节油的质量比为7：100。温度为100℃，时间为8 h，龙脑的收率最高为49.89%，α-蒎烯转化率为100%，正龙脑的量是异龙脑的4倍。固体酸催化剂具有很好的催化活性和稳定性，在重复使用8次之后，α-蒎烯转化率在99%以上。
通过溶胶凝胶法制备了手性向列型介孔二氧化硅（CNMS）和用浸渍法制备了磺酸化手性向列型介孔硅（CNMS-SO3H）固体酸催化剂。通过比表面积分析（BET）、X射线衍射仪（XRD）、红外吸收光谱分析法（FT-IR）、氨-程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附红外光谱（Py-FTIR）等技术手段表征催化剂的结构和性质。结果表明，在α-蒎烯与无水草酸物质的量比为1：0.4，CNMS-SO3H催化剂用量与松节油的质量比为7：100。温度为100℃，时间为8 h，龙脑的收率最高为49.89%，α-蒎烯转化率为100%，正龙脑的量是异龙脑的4倍。固体酸催化剂具有很好的催化活性和稳定性，在重复使用8次之后，α-蒎烯转化率在99%以上。
2020, 37(12): 1457-1464
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.12.200152
摘要:
水热法合成了铈铁纳米复合氧化物，采用化学沉积法在其表面包裹SiO2制备核-壳结构磁性材料，以其为载体负载H2O2结合Keggin结构磷钼酸（HPMo）制备了HPMo-H2O2/CeFexOy@SiO2吸附-氧化脱硫催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射（XRD）、氮气吸附脱附（BET）、31P魔角核磁共振（MAS-NMR）和X射线光电子能谱（XPS）等对催化剂的结构进行表征。结果表明，SiO2将CeFexOy包裹形成核-壳结构纳米复合材料，以其为载体负载HPMo-H2O2后Keggin型多酸的骨架结构保持，并产生少量过氧化磷钼酸盐活性物种。不同催化剂对有机硫化物二苯并噻吩（DBT）的吸附脱硫和氧化脱硫性能，均呈现出HPMo-H2O2/CeFexOy@SiO2>CeFexOy@SiO2>CeFexOy的活性顺序，多酸的引入大大提升了其对大分子有机硫化物的吸附和氧化脱除性能，催化氧化脱硫活性的提高源于多酸分子"假液相"反应过程的结果。在反应温度60℃，反应3 h，m（油）：m（催化剂）=35：1，n（O）：n（S）=10：1的条件下，对DBT氧化脱除率达到99.4%。制备的磁性核-壳结构氧化脱硫剂有理想的氧化脱除DBT的循环使用性能，并且可通过外加磁场进行简单分离，是一类制备方法简单、催化活性高且稳定性好的绿色环保型催化剂。
水热法合成了铈铁纳米复合氧化物，采用化学沉积法在其表面包裹SiO2制备核-壳结构磁性材料，以其为载体负载H2O2结合Keggin结构磷钼酸（HPMo）制备了HPMo-H2O2/CeFexOy@SiO2吸附-氧化脱硫催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射（XRD）、氮气吸附脱附（BET）、31P魔角核磁共振（MAS-NMR）和X射线光电子能谱（XPS）等对催化剂的结构进行表征。结果表明，SiO2将CeFexOy包裹形成核-壳结构纳米复合材料，以其为载体负载HPMo-H2O2后Keggin型多酸的骨架结构保持，并产生少量过氧化磷钼酸盐活性物种。不同催化剂对有机硫化物二苯并噻吩（DBT）的吸附脱硫和氧化脱硫性能，均呈现出HPMo-H2O2/CeFexOy@SiO2>CeFexOy@SiO2>CeFexOy的活性顺序，多酸的引入大大提升了其对大分子有机硫化物的吸附和氧化脱除性能，催化氧化脱硫活性的提高源于多酸分子"假液相"反应过程的结果。在反应温度60℃，反应3 h，m（油）：m（催化剂）=35：1，n（O）：n（S）=10：1的条件下，对DBT氧化脱除率达到99.4%。制备的磁性核-壳结构氧化脱硫剂有理想的氧化脱除DBT的循环使用性能，并且可通过外加磁场进行简单分离，是一类制备方法简单、催化活性高且稳定性好的绿色环保型催化剂。
栏目
2020, 37(3): 245-255
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190350
摘要:
稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称，它们既具有本质上的物理化学相似性，也具有各自独特和多样的电子结构。从化学水平上讲，稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质；从材料水平上讲，稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。从科技发展要求来讲，稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。本文从稀土离子特性出发，利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系，总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。
稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称，它们既具有本质上的物理化学相似性，也具有各自独特和多样的电子结构。从化学水平上讲，稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质；从材料水平上讲，稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。从科技发展要求来讲，稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。本文从稀土离子特性出发，利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系，总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。
2020, 37(3): 256-263
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190265
摘要:
利用太阳能和半导体光催化剂，将CO2光催化还原转变成碳氢燃料，是缓解温室效应、全球变暖、环境污染和能源危机等一系列问题的理想途径。本文对氧空位增强的光催化还原CO2反应机理进行归纳，并分别针对还原产物为C1和C2组分的光催化体系进行概括总结。作为CO2光催化还原过程的第一步，CO2捕获光催化剂导带上的电子生成CO2·-是反应的速控步骤。氧空位的引入及其带来的金属配位不饱和点，利于CO2捕获电子生成CO2·-，进而促进CO2光催化还原过程。最后，提出当前氧空位增强光催化还原CO2过程仍然存在的问题，且对发展前景进行展望。
利用太阳能和半导体光催化剂，将CO2光催化还原转变成碳氢燃料，是缓解温室效应、全球变暖、环境污染和能源危机等一系列问题的理想途径。本文对氧空位增强的光催化还原CO2反应机理进行归纳，并分别针对还原产物为C1和C2组分的光催化体系进行概括总结。作为CO2光催化还原过程的第一步，CO2捕获光催化剂导带上的电子生成CO2·-是反应的速控步骤。氧空位的引入及其带来的金属配位不饱和点，利于CO2捕获电子生成CO2·-，进而促进CO2光催化还原过程。最后，提出当前氧空位增强光催化还原CO2过程仍然存在的问题，且对发展前景进行展望。
2020, 37(3): 264-270
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190271
摘要:
卟啉在结构上可视为是由4个吡咯类亚甲基的α-碳原子通过次甲基桥互联而形成的大分子杂环化合物，具有高度共轭结构。随着卟啉与金属的配合物即金属卟啉的催化特性受到广泛关注，取代卟啉的高效合成日益显示出重要的学术和应用价值。但是现有的丙酸法和乙酸/硝基苯法存在卟啉收率低、环境污染严重等问题，导致取代卟啉的成本居高不下，限制了其广泛应用。本文利用乙酸/氧气法，在120℃下控制反应物浓度为0.24 mol/L，并在反应第一阶段（前30 min）通入氧气，得到四（4-溴苯基）卟啉（化合物d），产率高达53.8%。该方法是高效合成取代卟啉的新方法，卟啉骨架形成和氧化两个反应同时进行，方法简单、绿色且收率高，有望大幅度降低取代卟啉的合成成本。
卟啉在结构上可视为是由4个吡咯类亚甲基的α-碳原子通过次甲基桥互联而形成的大分子杂环化合物，具有高度共轭结构。随着卟啉与金属的配合物即金属卟啉的催化特性受到广泛关注，取代卟啉的高效合成日益显示出重要的学术和应用价值。但是现有的丙酸法和乙酸/硝基苯法存在卟啉收率低、环境污染严重等问题，导致取代卟啉的成本居高不下，限制了其广泛应用。本文利用乙酸/氧气法，在120℃下控制反应物浓度为0.24 mol/L，并在反应第一阶段（前30 min）通入氧气，得到四（4-溴苯基）卟啉（化合物d），产率高达53.8%。该方法是高效合成取代卟啉的新方法，卟啉骨架形成和氧化两个反应同时进行，方法简单、绿色且收率高，有望大幅度降低取代卟啉的合成成本。
2020, 37(3): 271-279
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190242
摘要:
为筛选环境友好的新型双子表面活性剂，以水杨酸为原料设计合成了5个羧酸盐型双子表面活性剂EODPN1-EODPN5[2，2'-（1，2-CH2CH2-二-O-）-二-（4-CnH2n+1COPhCOONa），n=5，7，9，11和13]，并通过核磁共振波谱仪（NMR）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等对目标产物进行了结构表征。探究了EODPN作为表面活性剂的性能，并利用Gibbs表面吸附方程，通过理论计算得到相关热力学参数，结果表明，目标分子具有优异的表面活性，临界胶束浓度（CMC）值低（最低达0.4 mmol/L），表面张力性能优良（最低达29.74 mN/m），单位面积表面吸附量（Γ）高（最高达3.37×10-6 mol/m2）。通过改变疏水基烷基碳链的长度，优化了EODPN的表面活性和自组装能力，筛选出EODPN4为最佳的表面活性剂。借助EODPN4能与铜离子稳定结合，实现了表面活性剂含量的检测。
为筛选环境友好的新型双子表面活性剂，以水杨酸为原料设计合成了5个羧酸盐型双子表面活性剂EODPN1-EODPN5[2，2'-（1，2-CH2CH2-二-O-）-二-（4-CnH2n+1COPhCOONa），n=5，7，9，11和13]，并通过核磁共振波谱仪（NMR）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等对目标产物进行了结构表征。探究了EODPN作为表面活性剂的性能，并利用Gibbs表面吸附方程，通过理论计算得到相关热力学参数，结果表明，目标分子具有优异的表面活性，临界胶束浓度（CMC）值低（最低达0.4 mmol/L），表面张力性能优良（最低达29.74 mN/m），单位面积表面吸附量（Γ）高（最高达3.37×10-6 mol/m2）。通过改变疏水基烷基碳链的长度，优化了EODPN的表面活性和自组装能力，筛选出EODPN4为最佳的表面活性剂。借助EODPN4能与铜离子稳定结合，实现了表面活性剂含量的检测。
2020, 37(3): 293-300
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190283
摘要:
三醋酸纤维素（CTA）是一种高强度的天然高分子衍生物，对其进行表面接枝改性将扩展其在物质分离、吸附、检测等领域的广泛应用，但是化学接枝改性CTA比较困难。本文结合辐射引发接枝和可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合方法，成功地在CTA膜表面可控接枝了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）。研究了吸收剂量、单体GMA质量分数和RAFT试剂含量等因素对接枝率的影响，采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和接触角技术手段对CTA膜接枝前后的结构、形貌和表面性质进行了表征。实验结果表明，为了得到较高的接枝率，同时又保持较好的形貌，合适的条件为：吸收剂量为10~12 kGy，GMA质量分数为30%，RAFT试剂与GMA的物质的量比为1：400；在不同条件下得到的最高接枝率为41%，接枝聚合物相对分子质量分布最低为1.33。此外，接枝PGMA后的CTA膜疏水性增加。该工作提供了可控接枝CTA的简便方法，与传统辐射接枝相比，RAFT辅助辐射接枝反应更加可控，得到的PGMA接枝链更加均匀，有利于根据实际应用来控制接枝率和进行后续的功能修饰。
三醋酸纤维素（CTA）是一种高强度的天然高分子衍生物，对其进行表面接枝改性将扩展其在物质分离、吸附、检测等领域的广泛应用，但是化学接枝改性CTA比较困难。本文结合辐射引发接枝和可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合方法，成功地在CTA膜表面可控接枝了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）。研究了吸收剂量、单体GMA质量分数和RAFT试剂含量等因素对接枝率的影响，采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和接触角技术手段对CTA膜接枝前后的结构、形貌和表面性质进行了表征。实验结果表明，为了得到较高的接枝率，同时又保持较好的形貌，合适的条件为：吸收剂量为10~12 kGy，GMA质量分数为30%，RAFT试剂与GMA的物质的量比为1：400；在不同条件下得到的最高接枝率为41%，接枝聚合物相对分子质量分布最低为1.33。此外，接枝PGMA后的CTA膜疏水性增加。该工作提供了可控接枝CTA的简便方法，与传统辐射接枝相比，RAFT辅助辐射接枝反应更加可控，得到的PGMA接枝链更加均匀，有利于根据实际应用来控制接枝率和进行后续的功能修饰。
2020, 37(3): 301-306
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190225
摘要:
将氢氧化镁（Mg（OH）2）凝胶沉积到棉纤维上，以提高棉纤维表面粗糙度和阻燃性能，随后将含有Mg（OH）2的棉纤维浸渍到聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液，获得阻燃超疏水棉织物。并对棉纤维进行了傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、疏水性、热稳定性、阻燃性能和耐久性测试。结果表明，Mg（OH）2负载到织物上，使得织物表面具有一定的微/纳米结构，形成了粗糙涂层。当Mg（OH）2浓度为1.0 mol/L时，Mg（OH）2/PDMS改性的织物接触角（CA）可达158°，极限氧指数（LOI）提升至24.5%，导热系数为0.0525 W/（m·K），具有超疏水和阻燃性能。整理后织物经过20次洗涤，100次磨擦，极端条件处理后，CA仍大于150°，LOI值高于23%，显示了较好的耐久性。
将氢氧化镁（Mg（OH）2）凝胶沉积到棉纤维上，以提高棉纤维表面粗糙度和阻燃性能，随后将含有Mg（OH）2的棉纤维浸渍到聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液，获得阻燃超疏水棉织物。并对棉纤维进行了傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、疏水性、热稳定性、阻燃性能和耐久性测试。结果表明，Mg（OH）2负载到织物上，使得织物表面具有一定的微/纳米结构，形成了粗糙涂层。当Mg（OH）2浓度为1.0 mol/L时，Mg（OH）2/PDMS改性的织物接触角（CA）可达158°，极限氧指数（LOI）提升至24.5%，导热系数为0.0525 W/（m·K），具有超疏水和阻燃性能。整理后织物经过20次洗涤，100次磨擦，极端条件处理后，CA仍大于150°，LOI值高于23%，显示了较好的耐久性。
2020, 37(3): 307-313
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190233
摘要:
聚甲基膦酸乙二醇酯（PEMP）作为一种良好的阻燃剂，具有无毒、低烟、含磷量高、阻燃效果好的优点。γ-Al2O3是催化乙二醇（EG）和甲基磷酸二甲酯（DMMP）缩合生成PEMP的良好催化剂。但是由于γ-Al2O3容易吸附CO2和水分，降低其催化活性，所以使用前需要活化。活化温度影响着γ-Al2O3的催化活性。本文分别在300、400、500、600、700和800℃不同温度下对γ-Al2O3进行活化，用X射线粉末衍射（XRD）分析了γ-Al2O3晶型变化、用低温氮吸附比表面积测试法（BET法）测量了γ-Al2O3比表面积、孔径和孔容积，用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了红外吸收变化，用吡啶吸附-FTIR测定了γ-Al2O3的Brønsted酸位点与Lewis酸位点相对含量。比较了不同温度下活化的γ-Al2O3催化合成PEMP产品的纯度和粘度，找到了γ-Al2O3催化合成PEMP的适宜活化温度为400~600℃。此时，γ-Al2O3属于典型的γ-Al2O3晶型，比表面积较大，孔径较小，所得PEMP产品纯度最高。
聚甲基膦酸乙二醇酯（PEMP）作为一种良好的阻燃剂，具有无毒、低烟、含磷量高、阻燃效果好的优点。γ-Al2O3是催化乙二醇（EG）和甲基磷酸二甲酯（DMMP）缩合生成PEMP的良好催化剂。但是由于γ-Al2O3容易吸附CO2和水分，降低其催化活性，所以使用前需要活化。活化温度影响着γ-Al2O3的催化活性。本文分别在300、400、500、600、700和800℃不同温度下对γ-Al2O3进行活化，用X射线粉末衍射（XRD）分析了γ-Al2O3晶型变化、用低温氮吸附比表面积测试法（BET法）测量了γ-Al2O3比表面积、孔径和孔容积，用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了红外吸收变化，用吡啶吸附-FTIR测定了γ-Al2O3的Brønsted酸位点与Lewis酸位点相对含量。比较了不同温度下活化的γ-Al2O3催化合成PEMP产品的纯度和粘度，找到了γ-Al2O3催化合成PEMP的适宜活化温度为400~600℃。此时，γ-Al2O3属于典型的γ-Al2O3晶型，比表面积较大，孔径较小，所得PEMP产品纯度最高。
2020, 37(3): 314-321
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190278
摘要:
以蒸馏后的乙烯焦油重组分为原料，采用交联-磺化法制备了乙烯焦油炭磺酸。利用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、热重分析（TGA-DTG）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对该催化剂进行结构和性能表征。结果表明，该催化剂呈现无定形石墨碳结构，且具有较高的酸量（4.20 mmol/g），表面的磺酸官能团是其关键活性中心。并将该催化剂用于果糖脱水合成5-羟甲基糠醛（5-HMF）的反应，在130℃反应140 min，催化剂用量0.3 g、溶剂用量8 mL及助剂用量0.3 g的条件下，果糖转化率和5-HMF产率分别为96.2%和52.1%，分离得到的5-HMF纯度可达97.0%。催化剂循环使用5次后，果糖的转化率和5-HMF的产率分别保持在85.1%和40.8%以上。
以蒸馏后的乙烯焦油重组分为原料，采用交联-磺化法制备了乙烯焦油炭磺酸。利用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、热重分析（TGA-DTG）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对该催化剂进行结构和性能表征。结果表明，该催化剂呈现无定形石墨碳结构，且具有较高的酸量（4.20 mmol/g），表面的磺酸官能团是其关键活性中心。并将该催化剂用于果糖脱水合成5-羟甲基糠醛（5-HMF）的反应，在130℃反应140 min，催化剂用量0.3 g、溶剂用量8 mL及助剂用量0.3 g的条件下，果糖转化率和5-HMF产率分别为96.2%和52.1%，分离得到的5-HMF纯度可达97.0%。催化剂循环使用5次后，果糖的转化率和5-HMF的产率分别保持在85.1%和40.8%以上。
2020, 37(3): 322-331
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190192
摘要:
采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、N2吸脱附、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）揭示了微波辅助-KOH处理对活性炭的物理化学性能的影响规律。结果表明，活性炭表面的含氧基团的种类增加，微孔明显减少，中大孔的比例增大。通过浸渍-原位还原方法制备了Pt、Pd、Ru、Rh负载微波辅助-KOH处理活性炭催化剂，并对其催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛选择性加氢性能进行了研究。发现Pt具有优异的C═O加氢选择性，而Pd具有优良的C═C加氢选择性。进一步研究了Pd-Pt双组分催化剂催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢产物分布，随着Pt含量的增加，C═O选择性逐步提高，C═C选择性逐渐下降，且当m（Pd）：m（Pt）=4：1时，其催化剂的催化性能最佳。
采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、N2吸脱附、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）揭示了微波辅助-KOH处理对活性炭的物理化学性能的影响规律。结果表明，活性炭表面的含氧基团的种类增加，微孔明显减少，中大孔的比例增大。通过浸渍-原位还原方法制备了Pt、Pd、Ru、Rh负载微波辅助-KOH处理活性炭催化剂，并对其催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛选择性加氢性能进行了研究。发现Pt具有优异的C═O加氢选择性，而Pd具有优良的C═C加氢选择性。进一步研究了Pd-Pt双组分催化剂催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢产物分布，随着Pt含量的增加，C═O选择性逐步提高，C═C选择性逐渐下降，且当m（Pd）：m（Pt）=4：1时，其催化剂的催化性能最佳。
2020, 37(3): 332-339
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190286
摘要:
以2，6-二甲氧基苯甲酸为起始原料得到氨基噻二唑衍生物，通过Gattermann反应合成一种杂环芳族卤化物2-氯-5-（3-氯-2，6-二甲氧基苯基）-1，3，4-噻二唑（L），利用核磁共振波谱仪（NMR）和高分辨率质谱仪（HRMS）等测试手段确定了结构，并将其用作小分子荧光探针检测2，4，6-三硝基苯酚（TNP），系统地研究了其荧光特性，并且结合理论计算，探究了其可能的猝灭机制。研究结果表明，探针L对TNP具有高选择性、高灵敏度、抗干扰能力强，在较宽的pH值范围内，仍然表现出良好的荧光性能。具有较低的检测限（4.2×10-7 mol/L），可用于实际水样中TNP的检测。
以2，6-二甲氧基苯甲酸为起始原料得到氨基噻二唑衍生物，通过Gattermann反应合成一种杂环芳族卤化物2-氯-5-（3-氯-2，6-二甲氧基苯基）-1，3，4-噻二唑（L），利用核磁共振波谱仪（NMR）和高分辨率质谱仪（HRMS）等测试手段确定了结构，并将其用作小分子荧光探针检测2，4，6-三硝基苯酚（TNP），系统地研究了其荧光特性，并且结合理论计算，探究了其可能的猝灭机制。研究结果表明，探针L对TNP具有高选择性、高灵敏度、抗干扰能力强，在较宽的pH值范围内，仍然表现出良好的荧光性能。具有较低的检测限（4.2×10-7 mol/L），可用于实际水样中TNP的检测。
2020, 37(3): 340-349
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190175
摘要:
为提高ZnO的光催化性和稳定性，扩展对光的吸收范围，以乙二胺四乙酸（H4EDTA）为配体形成配位前驱体，通过低温热分解配位前驱体法制备了Gd3+掺杂ZnO复合物Zn1-xGdxO2（x=0~0.1）纳米颗粒。采用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱法（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱法（FL）、紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）、交流阻抗（EIS）以及动态光电流响应（i-t）等多种手段研究掺杂比例对氧化锌物相、表面形貌、光学性以及光电响应性等的影响。结果表明，Gd3+掺杂摩尔分数低于3%时，产物为单相纤锌矿ZnO，提高掺杂比例（>3%）不仅使ZnO晶格萎缩，同时还出现少量Gd2O3第二相，且晶粒随掺杂摩尔分数的增加而降低。Gd3+掺杂使ZnO能带结构发生改变，其价带、导带和带隙等各值都随着掺杂摩尔分数的增加而降低。I-t结果表明，适量掺杂可提高ZnO的光电响应能力，其中掺杂摩尔分数1%所得ZnO的光电流密度最大（10 mA/m2）。甲基橙（MO）的光降解结果显示，Gd3+掺杂能提高ZnO的催光化性，其中1%掺杂对ZnO的催化性提高最大。最后还对ZnO的催化选择性和耐酸碱性进行了简单研究。
为提高ZnO的光催化性和稳定性，扩展对光的吸收范围，以乙二胺四乙酸（H4EDTA）为配体形成配位前驱体，通过低温热分解配位前驱体法制备了Gd3+掺杂ZnO复合物Zn1-xGdxO2（x=0~0.1）纳米颗粒。采用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱法（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱法（FL）、紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）、交流阻抗（EIS）以及动态光电流响应（i-t）等多种手段研究掺杂比例对氧化锌物相、表面形貌、光学性以及光电响应性等的影响。结果表明，Gd3+掺杂摩尔分数低于3%时，产物为单相纤锌矿ZnO，提高掺杂比例（>3%）不仅使ZnO晶格萎缩，同时还出现少量Gd2O3第二相，且晶粒随掺杂摩尔分数的增加而降低。Gd3+掺杂使ZnO能带结构发生改变，其价带、导带和带隙等各值都随着掺杂摩尔分数的增加而降低。I-t结果表明，适量掺杂可提高ZnO的光电响应能力，其中掺杂摩尔分数1%所得ZnO的光电流密度最大（10 mA/m2）。甲基橙（MO）的光降解结果显示，Gd3+掺杂能提高ZnO的催光化性，其中1%掺杂对ZnO的催化性提高最大。最后还对ZnO的催化选择性和耐酸碱性进行了简单研究。
2020, 37(3): 350-358
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190256
摘要:
以L-酒石酸和一水柠檬酸为混合碳源，以乙二胺为氮源和聚合试剂，并添加六水三氯化铁，通过一锅溶剂热法合成了氮、铁共掺杂碳纳米粒子（N/Fe-CNPs），采用制备的N/Fe-CNPs模拟过氧化物酶催化过氧化氢（H2O2）氧化3，3'，5，5'-四甲基产生可溶性的蓝色产物，联合葡萄糖氧化酶建立了测定H2O2和葡萄糖含量的新方法。结果显示：H2O2及葡萄糖的浓度与反应体系的吸光度呈良好的线性关系，H2O2的线性范围为0.2~20 μmol/L，葡萄糖的线性范围为0.1~1.0及1.0~80 μmol/L，最低检出限分别可达42.5和76.1 nmol/L。
以L-酒石酸和一水柠檬酸为混合碳源，以乙二胺为氮源和聚合试剂，并添加六水三氯化铁，通过一锅溶剂热法合成了氮、铁共掺杂碳纳米粒子（N/Fe-CNPs），采用制备的N/Fe-CNPs模拟过氧化物酶催化过氧化氢（H2O2）氧化3，3'，5，5'-四甲基产生可溶性的蓝色产物，联合葡萄糖氧化酶建立了测定H2O2和葡萄糖含量的新方法。结果显示：H2O2及葡萄糖的浓度与反应体系的吸光度呈良好的线性关系，H2O2的线性范围为0.2~20 μmol/L，葡萄糖的线性范围为0.1~1.0及1.0~80 μmol/L，最低检出限分别可达42.5和76.1 nmol/L。
2020, 37(3): 359-366
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190252
摘要:
本文提出了对于手性药物普萘洛尔手性识别和手性分析的新方法。该方法引用基于氧化石墨烯的指数富集配体系统进化筛选技术（GO-SELEX），经过10轮优化筛选出对心血管药物普萘洛尔有高度亲和力的特效适配体。然后通过共振瑞利散射光谱法（RRS）对反应体系进行特效性检测，实验表明S-普萘洛尔和R-普萘洛尔有迥然不同的光谱差异，S-普萘洛尔与特效适配体结合后的RRS显著增强，而R-普萘洛尔与适配体结合后的RRS几乎没有变化。据此可以对心血管药物手性普萘洛尔进行有效的手性识别。在考察反应体系和实验条件的基础上，可对S-普萘洛尔进行实验检测，同时对外消旋体中的R-普萘洛尔进行计算分析。实验对S-普萘洛尔的线性范围为5~275 nmol/L，检测限为0.5 nmol/L。方法应用于外消旋药片的分析检测，结果令人满意。实验表明，RRS检测特效适配体结合的手性靶标体系会彰显不同的光谱差异，从而可对手性对映体进行手性识别，尤其是可利用其光谱差异实现同时测定的手性分析，方法可在特殊情形下不经分离而同时测定手性对映体，具有推广应用价值。
本文提出了对于手性药物普萘洛尔手性识别和手性分析的新方法。该方法引用基于氧化石墨烯的指数富集配体系统进化筛选技术（GO-SELEX），经过10轮优化筛选出对心血管药物普萘洛尔有高度亲和力的特效适配体。然后通过共振瑞利散射光谱法（RRS）对反应体系进行特效性检测，实验表明S-普萘洛尔和R-普萘洛尔有迥然不同的光谱差异，S-普萘洛尔与特效适配体结合后的RRS显著增强，而R-普萘洛尔与适配体结合后的RRS几乎没有变化。据此可以对心血管药物手性普萘洛尔进行有效的手性识别。在考察反应体系和实验条件的基础上，可对S-普萘洛尔进行实验检测，同时对外消旋体中的R-普萘洛尔进行计算分析。实验对S-普萘洛尔的线性范围为5~275 nmol/L，检测限为0.5 nmol/L。方法应用于外消旋药片的分析检测，结果令人满意。实验表明，RRS检测特效适配体结合的手性靶标体系会彰显不同的光谱差异，从而可对手性对映体进行手性识别，尤其是可利用其光谱差异实现同时测定的手性分析，方法可在特殊情形下不经分离而同时测定手性对映体，具有推广应用价值。
2020, 37(3): 280-292
doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.03.190253
摘要:
Synthesis of side-chain amino acid-bearing polymers with controllable primary structures is still a long-term challenge in polymer chemistry compared to biomacromolecules (such as proteins and DNA) with completely precise microstructures. Here, we describe the synthesis of high trans-stereoregular (>99%) and high head-to-tail regioregularity (>99%) leucine-based homopolymers and block copolymers with relatively low polydispersities ranging from 1.3 to 1.6, using two designed monomers, namely (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine methyl ester (1) and (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine (2), via Grubbs 2nd catalyst at mild conditions. Importantly, the block copolymer of monomers1 and2 with molar ratio n(1):n(2)=50:50 is soluble in acetone to form reverse micelles with radius around 30 nm, which is composed of a hydrophilic core of poly(2) and a hydrophobic shell of poly(1). However, the random copolymers with the same proportion was partially insoluble in the solvent. These amino acid-bearing polymers with well-defined regio-/stereoregular structures provide the basis for relevant applications in biomimetic materials.
Synthesis of side-chain amino acid-bearing polymers with controllable primary structures is still a long-term challenge in polymer chemistry compared to biomacromolecules (such as proteins and DNA) with completely precise microstructures. Here, we describe the synthesis of high trans-stereoregular (>99%) and high head-to-tail regioregularity (>99%) leucine-based homopolymers and block copolymers with relatively low polydispersities ranging from 1.3 to 1.6, using two designed monomers, namely (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine methyl ester (1) and (cyclooct-2-ene-1-carbonyl)-L-leucine (2), via Grubbs 2nd catalyst at mild conditions. Importantly, the block copolymer of monomers1 and2 with molar ratio n(1):n(2)=50:50 is soluble in acetone to form reverse micelles with radius around 30 nm, which is composed of a hydrophilic core of poly(2) and a hydrophobic shell of poly(1). However, the random copolymers with the same proportion was partially insoluble in the solvent. These amino acid-bearing polymers with well-defined regio-/stereoregular structures provide the basis for relevant applications in biomimetic materials.
