金属一有机笼的合成及其在色谱分离和选择性吸附中的应用研究进展

金属有机笼（metal organic cages,MOCs）作为新型多孔材料的一种,具有几何形状可调、空腔结构多样、易于修饰等特点,目前在传感、催化、分子识别等领域有着较多的应用,其合成方法途径也是多种多样,同时基于MOCs的选择性吸附和色谱分离应用也引起了研究者的极大兴趣.本文总结了近几年MOCs的合成方法与在选择性吸附和色谱分离中的应用研究进展,并对其发展前景进行了展望.      

稀土金属有机分子笼的研究进展

金属有机分子笼(MOCs)在主客体化学、催化、光学生物成像等众多领域表现出潜在的应用价值,从而引起众多科学家的研究兴趣.稀土金属超分子配位体系由于其独特的光学和磁学特点使众多超分子学者关注和研究.基于配体的设计,综述了不同构型的稀土金属有机分子笼的构筑以及它们在光、磁、催化等方面的应用.     

有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略与催化应用

金属纳米团簇是由若干金属原子组成的纳米材料，尺寸介于单个金属原子和纳米颗粒之间，具有独特的几何和电子结构，在催化反应中展现出良好的性能.然而裸露的金属纳米团簇由于表面能较高，在催化过程中容易聚集失活.近年来，有机分子笼(organic molecular cages,OMCs)作为一种新兴的多孔材料受到了广泛关注.将金属纳米团簇封装在有机分子笼的限域空间内不仅可以提高其粒径均一性，还可以提高稳定性.有机分子笼的孔道结构完全开放，封装在其内部的金属纳米团簇在氧化、还原、偶联、产氢等反应中仍保持较高的催化活性.本文简要总结了有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略以及这类材料在催化领域的应用.     

双分子Salen金属催化剂的研究进展

双分子Salen金属配合物通过双金属活性中心的协同作用能够有效地催化多种化学反应.双金属催化剂拥有2个金属催化中心,可以同时对底物进行活化,从而加快反应速度和提高反应选择性.某些情况下,有些不能发生的新反应通过这种策略也能很好地反应.对双分子Salen金属催化剂的设计原理、最有效的合成方法作了归纳总结,并讨论了其在催化方面的应用.     

β-环糊精/萘酚对有机小分子识别作用研究

有机小分子甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙腈、乙二醇在Britton-Robison三酸缓冲液中,不仅改变了β-环糊精(CD)空腔的微环境,而且使β-CD/萘酚超分子包合物的离解常数发生改变.文章用荧光法研究了主客体分子间的诱导契合和几何互补等方面β-环糊精/萘酚对小分子的结合能力和分子选择性.结果表明:β-环糊精/萘酚作为一种光谱探针可用于指示分子键合能力和分子识别能力.     

水溶性氮杂环卡宾金属化合物的催化应用

 水溶性氮杂环卡宾金属化合物因催化效率高、选择性和稳定性较好及应用范围广,成为有机合成中重要的催化剂,在选择性催化有机反应中发挥着重要作用。本文综述近年来水溶性氮杂环卡宾金属配合物的主要类型、合成方法及其在金属有机催化反应中的研究进展。     

用轨道相互作用观点讨论反应分子在金属催化剂上的催化活化机理

本文从分子轨道对称守恒原理出发，讨论了一些对称禁阻有机协同反应在金属催化剂的作用下，由于反应物的分子轨道与金属催化剂表面原子的轨道发生相互作用，由原来的对称禁阻变成了对称允许的催化活化机理．     

新型分子印迹模拟抗体酶对羧酸酯的催化水解

以甲基膦酸对硝基苯酯作为分子印迹聚合物的模板分子,N-苯基-苯甲酰胺作为功能基,通过嵌埋ZnO纳米材料合成了具有"纳米通道”的新型分子印迹模拟抗体酶MIP-3.研究该酶对羧酸对硝基苯酯催化水解动力学结果表明,这类模拟抗体酶不仅具有很好的结构选择性,而且催化羧酸酯水解的能力大大提高.为合成分子印迹模拟酶和纳米材料的应用提供了新途径.     

合成化学中的“焊接”技术——2010年度诺贝尔化学奖成果介绍

 在过渡金属特别是钯的催化下,金属有机化合物和卤化物两个有机片段的高效高选择性的连接已经成为被广泛使用的有机合成方法。本文概述了2010年度诺贝尔化学奖得主Richard F. Heck、Ei-ichi Negishi和Akira Suzuki的主要研究,及其对钯催化的交叉偶联反应研究的杰出贡献。     

功能化树脂催化的分子氧对醇的选择性氧化

有机小分子催化剂2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)催化醇的选择氧化反应是一种温和条件下的绿色催化反应.以氯甲基化二苯乙烯/聚苯乙烯树脂固载化PS-TEMPO和丙烯酸弱碱性凝胶树脂Amberlite 53功能化的亚硝酰基Amberlite-NO2作为催化体系,分子氧为氧化剂,对小分子醇的选择性氧化反应进行研究.实验表明苄醇在上述体系下选择性氧化为相应的醛和酮取得非常好的产率,并且催化剂经5次循环使用后仍能保持催化活性,但非苄醇类化合物在此体系下反应条件尚需进一步优化.     

金属-有机骨架(MOFs)的最新研究进展

作为一种新型的多功能分子基材料,金属-有机骨架化合物因其有机-无机杂化特性、结构上的有序性和可裁剪性、微孔性、特殊的光电磁性质及工业上的潜在运用而备受关注。它作为多孔材料,与无机或有机的多孔材料相比具有特殊的优势,是目前新功能材料研究领域的一个热点。文中概述了近些年发展起来的新兴领域:金属-有机骨架薄膜,发光金属-有机骨架材料及纳米级金属-有机骨架材料,对它们的研究进展及设计合成进行了总结。     

酶催化功能混杂性研究进展

酶催化生物体内化学反应,是生命代谢形成运转的动力。与传统观点认为酶具有专一性催化功能相对,近年来生物信息与实验分析都证实了酶具有多种混杂催化功能是普遍存在的现象。在过去的几十亿年里,古老酶一直不断演化以适应变化的环境,形成现代功能多样的酶蛋白家族。基于独特底物结合模式和动态蛋白结构的催化功能混杂性是酶蛋白适应性演化的基础。酶的混杂活性有望被开发应用于药物酶法合成及环境修复领域。本文就酶催化功能混杂性的普遍性、分子机理、可进化性等方面的相关研究进展进行综述。     

单分子成像和追踪技术在工业微生物研究中的应用

在单分子工具和技术的迅速发展过程中,单分子荧光显微镜技术脱颖而出,可以高特异性地监测荧光标记的生物分子的时空行为,成为研究生物系统的有力工具。然而,单分子成像和追踪技术在工业微生物研究及酶工程领域中的应用仍处于起步阶段。随着生物工程技术、合成生物学和代谢工程等科学技术的迅猛发展,工业微生物的应用日趋广泛。但是,菌株往往难以在整个培养期间保持最大的生产能力,导致在经济效益上不能满足产业化的需求,成为制约微生物细胞工厂发展的一个瓶颈,对酶学研究提出新的挑战。单分子成像和追踪技术具有直接、准确、实时等监测优点,可以直接在活体生物上进行研究,成功地实现了对单分子酶催化过程的实时监控,发现了多种酶的新单分子行为及反应机制。这些技术有助于各种新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研发。本文简述单分子成像和追踪技术的主要特点（以荧光显微镜为主）,总结近年来单分子成像和追踪技术在微生物研究、酶学研究中的应用,及其在工业微生物研究中的应用现状和面临的挑战。这些技术的应用必将促进纳米生物学的发展,推动酶工程改造,提高细胞工厂的生产能力。     

A conformational switch controls hepatitis delta virus ribozyme catalysis

Ribozymes enhance chemical reaction rates using many of the same catalytic strategies as protein enzymes. In the hepatitis delta virus (HDV) ribozyme, site-specific self-cleavage of the viral RNA phosphodiester backbone requires both divalent cations and a cytidine nucleotide. General acid-base catalysis, substrate destabilization and global and local conformational changes have all been proposed to contribute to the ribozyme catalytic mechanism. Here we report ten crystal structures of the HDV ribozyme in its pre-cleaved state, showing that cytidine is positioned to activate the 2'-OH nucleophile in the precursor structure. This observation supports its proposed role as a general base in the reaction mechanism. Comparison of crystal structures of the ribozyme in the pre- and post-cleavage states reveals a significant conformational change in the RNA after cleavage and that a catalytically critical divalent metal ion from the active site is ejected. The HDV ribozyme has remarkable chemical similarity to protein ribonucleases and to zymogens for which conformational dynamics are integral to biological activity. This finding implies that RNA structural rearrangements control the reactivity of ribozymes and ribonucleoprotein enzymes.     

镍铁基层状双氢氧化物析氧反应研究进展

近年来,能源危机、环境污染等问题导致了人们对开发高效清洁能源的迫切需求。氢气作为一种具备广泛应用前景的可替代能源,可通过电解水制备。然而,电解水制氢过程主要受制于阳极缓慢的析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）过程。镍铁基层状双氢氧化物（nickel-iron layered double hydroxide,NiFe-LDH）由于其具备独特的层状结构、成本低廉、含量丰富且催化性能优异等特点,近年来被广泛研究。综述了通过晶格掺杂、空位缺陷和表面修饰对NiFe-LDH化合物进行改性的最新研究进展,简要讨论了改性NiFe-LDH化合物研究过程中遇到的挑战和前景。     

核糖核苷酸还原酶研究

核糖核苷酸还原酶广泛存在于各种生物中,是生物体内唯一的催化4种核糖核苷酸还原、生成相应的脱氧核糖核苷酸的酶。该酶是DNA合成和修复的关键酶和限速酶,对细胞的增殖和分化起着调控作用。不同生物中的RR根据其结合的金属辅助因子不同而分类。虽然不同类型RR之间的氨基酸序列相似性很低,但它们有十分相似的三级结构的活性中心和相同的催化功能。RR分子中包含2个变构位点,即酶活性中心和底物特异结合位点。活性中心通过生物有机自由基的作用催化核糖核苷酸还原;底物特异结合位点通过变构作用调控4种dNTPs在细胞内的平衡。因此,该酶不仅是研究DNA合成与修复、细胞增殖与分化及癌症的治疗与抗癌药物开发的重要靶点,同时也是研究酶的结构与功能以及酶的催化机理等的重要工具。本文总结了该酶的种类与分布、结构特征、催化机理及作为抗癌药物开发靶点等方面的研究进展。     

基于含氮羧酸配体碱土金属配合物的研究进展

基于配位作用以及配体之间的多种弱相互作用(如氢键、π-π堆垛作用等),金属离子与有机配体之间经自组装形成结构新颖、性能独特的金属—有机超分子配合物,本文主要介绍了配位化学和金属—有机超分子框架结构的基本原理及其研究方法。     

浅谈水热合成法在晶体合成中的应用

通过介绍一些从事晶体合成工作的化学家们利用水热法合成的晶体,阐述了在合成金属有机框架化合物这个被越来越多的化学家们关注的研究方向里,水热合成法的重要应用价值。同时讨论了在水热合成法中,不同的反应条件可以使同一种有机配体构筑出结构不同的金属有机框架化合物,并且拥有不同的性质,这也充分说明了水热合成法在构筑金属有机框架化合物中具有广泛的应用范围和应用价值。     

金属有机骨架材料上气体吸附存储与分离的研究进展

对金属有机骨架(MOFs)材料的结构及合成方法做了简要概述;结合国内外研究现状详细介绍了MOFs材料在吸附存储与分离领域的研究进展,并对MOFs材料在该领域的应用进行了展望.