面向林学专业群的有机化学实验教学内容改革实践与探索

作为高等学校公共基础课,有机化学实验因教学资源不足,普遍存在教学内容千篇一律、与专业特色契合度低等问题,导致学生学习动力不足。本文结合西南林业大学实际,尝试将具有植物资源培养、开发、利用的相关专业组成林学专业群,并针对该专业群,构建了以天然产物提取、分离、纯化、鉴定为主线的有机化学实验教学体系。学生期末考试表现及问卷调查结果表明,新教学体系对提升学生学习兴趣、改善学生培养质量具有显著的推进作用,同时也为在教学体系中融入农林特质提供了思路。

不同取代基对传统烯烃亲电加成反应机制的挑战

氯鎓离子是经典的烯烃与次氯酸亲电加成反应中的重要中间体,经过此中间体的分步反应机制是教学烯烃亲电加成反应中介绍的唯一反应机制。然而,量子化学计算结果表明,烯烃的不同取代基会导致反应机制发生变化。被一般供电基团和弱吸电基团取代的烯烃与次氯酸先形成氯鎓离子中间体,再生成马氏产物;而当取代基具有与C=C双键形成p-π或π-π共轭的供电基团时,反应生成的是碳正离子中间体。中和强吸电基团取代的烯烃分别通过协同和亲核加成反应机制与次氯酸反应,生成反马氏产物。由此可见,教学烯烃亲电加成反应机制时,不能局限在传统的氯鎓离子中间体机制,关注机制的适用体系是非常必要的。

《有机化学》课程知识模块重构探究——以金属有机化合物和羰基化合物反应为例

《有机化学》课程知识内容庞杂,章节之间知识点内在关联多,易混淆,本文以金属有机化合物和羰基化合物反应为例介绍“知识模块重构”教学方法。该方法内容上不仅将跨章节具有联系的知识点进行深层次分析总结,重构成新的教学内容,还将实验、科研新成果和思政元素融入重构内容的基础教学中;教学上采用多维度启发、多种教学方法相结合,充分发挥学生的主动性;形成“新思维、多手段、全方位”的教学模式,达到全面提升学生专业素养和综合能力的目的。

碳交易和绿色金融驱动中小微药厂转型演化博弈

碳市场是我国实现“双碳”目标的伟大政策创新,为追求生产效益与社会整体效益相一致,促进中小微药厂实现低碳生产,在有限理性的前提下,构建了政府-银行-中小微药厂三方演化博弈模型,系统分析了政府、银行和中小微药厂的策略选择和演化路径,为中小微药厂在碳交易制度和绿色信贷政策的背景下实现可持续发展提供理论依据。结果表明,在政府选择强监管策略的前提下,碳价和碳税率的增加都可促进中小微药厂选择低碳改造,而银行发放的绿色信贷是促使中小微药厂进行低碳改造、入局碳交易市场的原始动力。因此,政府应不断完善制药企业碳排信息披露机制,合理调整碳价和碳税率,对企业加强碳排放的监管控制。另外,在现阶段增加对银行执行绿色信贷的奖励,鼓励银行针对中小微药厂探索多样化绿色金融服务模式,为中小微药厂低碳生产提供资金支持。最后,中小微药厂基于政府和银行支持入局碳市场,通过强化自身管理,积极参与绿色转型,实现低碳生产的最终目标。

一锅法高效合成氧杂卓并[2,3-c]吡唑类化合物

氧杂卓和吡唑作为优势骨架广泛存在于有生物活性的天然产物和药物分子中。本文探究了碱作用下吡唑类缺电子烯烃与二甲硫醚及4-溴丙烯酸酯一锅法环化反应,考察了碱、溶剂以及物质的量之比对反应收率的影响,并以67%~86%的收率得到系列氧杂卓并[2,3-c]吡唑类化合物,其结构经^(1)H NMR、^(13)C NMR和HR-MS(ESI-TOF)确证。

Wittig反应实验的绿色化改进

传统的有机化学实验教学中,大多侧重实验技能的训练,设置实验内容时对实验安全性、经典性和可重复性等因素考虑较多,而对反应的绿色化、新方法和新技能等重视程度不够。为此,经典的有机反应也需要不断改进,本文将需要在大量有机溶剂中进行的传统Wittig反应改进为无溶剂的固相研磨反应,使得合成方法更加简单、绿色、安全和高效。设计合成了3个不同推拉型(D-π-A)二苯乙烯结构分子,优化了反应条件,测定了它们的光谱性质,并对其进行比较,讨论其构性关系,不仅引入绿色化学理念,而且对知识进行扩展,增加了实验的新颖性、探索性和趣味性,提升了学生创新能力。

四聚型季铵类多金属氧酸盐相转移催化甲苯氧化合成苯甲醛

甲苯氧化制备苯甲醛在工业应用中通常涉及有毒试剂或产生多种难以分离的副产物.本文采用乙二胺、环氧氯丙烷和N,N-二甲基丁基叔胺等作为初始原料,合成了四聚型季铵盐氯化物,然后与Keggin型钨钒磷杂多酸发生阴离子交换反应,制备了一系列四聚型季胺类多金属氧酸盐;并通过在乙腈中使用H_(2)O_(2)(质量分数30%)将甲苯氧化为苯甲醛作为模型反应,评价了这些新型的多金属氧酸盐的催化性能.四核阳离子的引入不仅可以调节杂多阴离子的氧化还原性质,还可以使催化剂具有密集的协同催化活性位点.另外,优选出的催化剂具有良好的两亲性相转移催化能力,不仅显著提高了反应速率,而且实现了催化剂的简便回收和重复使用.在经过7次重复使用后,催化剂的性能几乎没有下降,并且实现了可接受的甲苯转化率(40%)和苯甲醛选择性(75%).本研究开发了一条与工业相关的碳氢化合物催化氧化的环境友好型工艺,为实际工业应用奠定了一定的理论基础.

伪蛋白生物材料的分类、合成及其应用

伪蛋白是一种新型合成生物可降解材料,以氨基酸为基本结构单元,它与蛋白质不同的是除了含有肽键外,还含有其他连接基团,这种结构使其既具有蛋白质的优良特性,又具有良好的力学性能、热性能、可调节的物理化学性能以及优异的细胞相容性和3D微孔结构等性质,因此伪蛋白能够有效应用于载体、伤口愈合、组织工程等生物医药领域。本文首先综述了目前所研究的伪蛋白的类型,包括非功能性和功能性伪蛋白两类;之后详细阐述了缩聚合成伪蛋白的方法,包括溶液缩聚、界面聚合、熔融缩聚、开环聚合四种方法;接着归纳了伪蛋白生物材料在药物载体、基因载体、组织工程、创面敷料等方面的应用;最后,对伪蛋白生物材料在合成路线及应用方面未来的发展进行了探讨和展望。

单线态氧的制备与应用研究进展

单线态氧(Singlet oxygen,^(1)O_(2))是活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的1种,由基态氧激发而来,具有良好的氧化活性。与其他ROS相比,^(1)O_(2)的选择性较好,活性更高,因此具有更大的研究价值。自被发现以来,人们逐渐意识到其在有机合成方面的重要作用。^(1)O_(2)的研究推动了有机化学、生物化学、医学、环境化学及食品化学等领域的科学发展浪潮。本论文回顾了^(1)O_(2)的基本性质,综述了关于^(1)O_(2)的包括光敏化法及化学法等制备方法,以及与有机物反应的关键科学研究,并进一步评估了其对有机合成的应用价值,发现其为具有较高工业价值的醇、环氧化合物及羰基化合物等提供了多种合成反应途径,是将氧负载于有机物的有效活性组分。希望对于相关领域的研究工作者有所启发,以促进有机合成领域的发展。

荧光探针合成与可视化检测三硝基苯酚综合实验开发

根据待测物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的性质,以香豆素为荧光团、噻二唑为识别基团,调整共轭体系和电子流向,设计具有绿色荧光的有机小分子探针,实现特异性检测与可视化识别。引导学生深入探索化学学科的内在联系,掌握基础知识的同时了解学科领域发展。设置智能手机检测模块,将科学研究与日常生活紧密联接,拉近学生与科学研究的距离,激发学生探索创新的意识。

铜离子荧光探针设计及识别机制的研究进展

铜(Cu)是人体内仅次于铁(Fe)和锌(Zn)的第三大丰富元素,也是生命不可或缺的组成部分,但过量摄入Cu会损伤红细胞和神经系统。因此,铜离子(Cu^(2+))的检测在生物医学和环境领域越来越受到重视。在众多Cu^(2+)的检测方法中,荧光探针具有操作方便、灵敏度高且适用于环境和细胞检测等优点,可以对细胞及生物体中的Cu^(2+)进行动态标记,实现实时生物成像,具有广阔的研发前景。归纳总结了近5年用于Cu^(2+)检测的荧光探针的研究进展,根据对Cu^(2+)识别机制的不同,对此类荧光探针进行分类,阐述了Cu^(2+)探针的分子结构和使用性能,并对进一步优化Cu^(2+)荧光探针的发光性质和检测限提出了展望。

含氢化诺卜基的咪唑型季铵盐的合成及抗菌活性

先将咪唑与氢化诺卜基溴(1)反应合成N-氢化诺卜基咪唑(2),再分别和α-溴代苯乙酮类化合物、α-溴(氯)乙酸乙酯、溴乙醇、氯甲基乙基醚等反应合成了10个含氧基团的氢化诺卜基咪唑季铵盐。分别通过核磁共振(1H NMR和13C NMR)、红外(IR)和质谱(HRMS)分析方法表征了这10个氢化诺卜基咪唑季铵盐的结构,并用菌丝生长速率法测定了其对西瓜枯萎病菌、水稻纹枯病菌、松枯梢病菌和枇杷炭疽病菌等4种植物病原真菌生长的抑制活性。测试结果表明:这些季铵盐对前3种病菌有较好的抑制作用,苯环对位有溴、氯、氟原子的α-溴代苯乙酮和氢化诺卜基咪唑反应合成得到的季铵盐,其抑制活性比没有这几种取代基的季铵盐更好。其中,苯环对位有溴或氯的季铵盐化合物(5b、5d)对西瓜枯萎病菌的半数抑制浓度(IC_(50))小于5 mg/L、对松枯梢病菌的IC_(50)为10.0 mg/L左右,都远远低于常用杀菌剂三环唑的IC_(50)值(81.9 mg/L和225.5 mg/L)。

正溴丁烷微量合成实验的优化设计与实践

正溴丁烷的合成是一个具有代表性的卤代烃合成实验,将该实验微量化顺应了有机化学实验绿色、安全、环保的发展趋势。针对正溴丁烷半微量和微量合成法存在的实际问题,从试剂用量、仪器选用、反应条件、分离提纯等方面对半微量和微量合成法进行了系统设计和优化,优化后的实验方案具有科学合理、简单易行、成功率高等特点,减少了对环境的污染,增强了师生安全与环保意识,遵循了降低风险理念,更适用于本科有机化学实验课堂教学。

电化学炔烃氧化断键构建α-羰基芳酰胺衍生物的研究

在电化学条件下进行亚硝基苯与缺电子炔烃的偶联反应,实现了碳碳三键的断裂并生成α-羰基芳酰胺。反应在阴极单电子还原产生亚硝基自由基,随后对炔烃进行自由基加成并通过分子内重排断键一步合成α-羰基芳酰胺。通过对反应机理进行研究,表明α-羰基芳酰胺的氧来自于氧气。反应过程中使用氧气球提供氧气,10 mA恒定电流进行电解。该方法条件温和,操作简单,无需添加金属催化剂和额外的添加剂,具有良好的底物适用范围。

有机化合物的结构分析课程案例教学探索

探索将精选的研究型案例引入到有机化合物的结构分析课程教学中,加深学生对知识的理解,激发学生对课程学习的兴趣,培养学生的科学素养和综合能力。初步探索结果表明,案例教学可有效改善教学效果。

缩合试剂2-氯-4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪的合成与应用

2-氯-4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪(CDMT)是商品化的常用于羧酸的活化和酰胺合成的缩合试剂。CDMT制备简单,成本低廉,活性高,适合工业化生产使用。CDMT与羧酸在有机碱N-甲基吗啉(NMM)作用下生成活性脂。本文对2-氯-4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪的合成方法,和其在酰胺,肽,脂,酸酐,醛,酮,芳香酮,炔酮,芳基偶联物,3,5-二取代1,2,4-恶二唑合成中的应用进行了综述。

可见光诱导6H-苯并[c]苯并吡喃及二氢菲啶衍生物的合成

开发出了可见光诱导的分子内C—H芳基化反应,合成了一系列6H-苯并[c]苯并吡喃及二氢菲啶衍生物。合成得到的产物用^(1)H NMR以及^(13)C NMR进行结构表征。与传统方法相比,该方法利用清洁可再生的光能驱动化学反应,避免了高温、高压等严格的反应条件。此外,该方法具有原料易得、底物适用范围广泛、反应条件温和、操作简单等优点。

连接-脱硫策略在蛋白质化学合成中的发展与应用

蛋白质化学合成是获取特定序列与结构蛋白质分子的关键技术,为研究蛋白质的结构与功能提供了物质基础.传统的固相多肽合成受限于分步氨基酸偶合和脱保护反应效率,难以一次性合成分子量较大的蛋白质.自然化学连接和酰肼连接技术作为无保护肽片段间连接的策略,具有高效选择性,极大地推动了蛋白质化学合成的发展.然而,这些连接策略需依托蛋白质中丰度较低的半胱氨酸,难以适用于无半胱氨酸或者半胱氨酸不合适作为连接位点的蛋白质的合成.连接-脱硫策略的提出首次将连接位点拓展至丙氨酸,并促进了硫代氨基酸的发展,使得蛋白化学合成不再受限于连接位点的选择.在此基础上,自由基脱硫、光化学脱硫、P-B脱硫和铁催化脱硫等新兴脱硫技术的进步为蛋白质化学合成提供了多样化的选择,拓展了其应用范围.连接-脱硫的化学方法不断地演进创新,丰富了蛋白质化学合成方法库,为蛋白质工程与化学生物学领域的深入研究提供了重要支持.本综合评述以时间线的形式,全面回顾了连接-脱硫化学方法在蛋白质化学合成中的发展历程.从早期基于半胱氨酸位点的自然化学连接和酰肼连接技术,到连接-脱硫策略的开创性发展,再到硫代氨基酸和多样化脱硫策略的探索,这些技术不仅丰富了多肽合成的策略,也展示了它们在合成蛋白质中的广阔应用前景和发展潜力.本文旨在为蛋白质化学合成领域的科研工作者提供深刻的见解和有价值的信息,激发该领域的进一步探索与创新.

近红外光谱检测润滑油运动黏度方法的建立及应用

在石化炼油厂日常检测中引进近红外光谱技术,将近红外透射光谱与间隔偏最小二乘法(iPLS)相结合,建立一种装置机组润滑油试样运动黏度的快速检测方法。收集140个石化炼油厂各装置的机组润滑油试样的近红外透射光谱,利用iPLS方法进行建模变量选择。全波长建模的决定系数(R^(2))为0.815,预测均方根误差(RMSEP)为0.26 mm^(2)/s;iPLS变量选择后的R^(2)为0.898,RMSEP为0.17 mm^(2)/s。结果表明:通过变量选择可以良好地提升模型的检测精度,相对于全波长来讲通过iPLS法进行建模变量的选择可以更大地降低检测误差,提高检测精度。

萘并吡喃-四苯乙烯稠合化合物的合成、光致变色与荧光性质

设计合成了一系列萘并吡喃-四苯乙烯稠合化合物(NP1~NP5),并研究了其光致变色及荧光性质.与萘并吡喃母体化合物NP0相比,化合物NP5的褪色速率显著提高,其褪色半衰期(τ_(1/2))达到0.75 min.该类化合物还具有光响应迅速及耐疲劳性好等优点.此外,化合物NP2的四氢呋喃溶液的荧光性质可通过紫外光照调控,即在360 nm紫外光光照前具有荧光性质,光照后荧光性质消失,但并无聚集诱导发光现象.