《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。

离子漏斗聚焦光致化学电离质谱法在线同时测定7种大气羰基化合物

建立离子漏斗聚焦光致化学电离质谱在线同时测定7种大气羰基化合物的方法。基于飞行时间质量分析器,发展了离子漏斗聚焦光致化学电离源,通过光电子产生的H3O+试剂离子对羰基化合物分子进行化学电离,获得羰基化合物[M+H]+或[M-H2O+H]+的特征离子峰,利用特征峰面积外标法定量。甲醛、乙醛、丙酮、正丁醛、正戊醛、正己醛和苯甲醛7种羰基化合物在气体体积分数为5×10^(-9)~250×10^(-9)范围内与各目标物的质谱特征峰面积线性关系良好,相关系数均大于0.998,检出限为0.010×10^(-9)~0.087×10^(-9)。样品加标回收率为93.5%~107.7%,测定结果的相对标准偏差为1.2%~5.4%(n=5)。该方法适用于环境研究领域中大气羰基化合物的在线监测。

热反应条件对葡萄糖-丙氨酸甜香型美拉德反应模拟体系中二羰基化合物及风味物质的影响

目的:探究不同热反应条件(温度、pH、反应时间和底物摩尔比)对葡萄糖-丙氨酸模拟体系中3种重要二羰基化合物(Dicarbonylcompounds,DCs)同步生成规律及对应风味物质的影响。方法:采用邻苯二胺衍生结合HPLC同步测定了葡萄糖-丙氨酸体系中的乙二醛(Glyoxal,GO)、丙酮醛(Methylglyoxal,MGO)和3-脱氧葡萄糖醛酮(3-Deoxyglucosone,3-DG)的含量;采用SPME-GC-MS测定了体系中的5类重要风味化合物。结果:温度升高会促进DCs的生成;碱性条件不利于3-DG的生成但有利于GO和MGO的生成;增加还原糖比例有利于3-DG的生成,而增加氨基酸比例则有利于GO和MGO的生成。结论:在甜香型食品热加工过程中,需要重点关注体系中的MGO。调整加工工艺来控制DCs生成或向危害物转化时,需要重点考虑对酮类和吡嗪类风味物质的影响。

活性羰基化合物及其对食品加工过程中化学危害物形成的影响

活性羰基化合物(reactive carbonyl species,RCSs)是一类活泼的醛酮类物质。RCSs在体内通过脂质氧化和糖酵解等反应形成,也可在食品加工过程中通过脂质氧化和美拉德反应形成。RCSs在体内通常维持一个低浓度水平,当过量存在时会引起机体系列病变发生。人体摄入RCSs主要源于加工食品,与此同时,食品加工过程中的RCSs还会诱导其他加工危害物的形成,因此控制食品中RCSs的形成对于营养健康至关重要。本文对RCSs的形成、生物学活性,及其对食品加工中杂环胺、晚期糖基化终末产物、丙烯酰胺以及多环芳烃等加工危害物形成的影响进行综述,以期为食品加工中RCSs及其相关食品加工安全控制提供参考。

生物柴油机械羰基化合物排放特征及环境效应研究

柴油机械是羰基化合物的重要排放源,其排放羰基化合物可通过复杂的非均相反应促进二次有机气溶胶的生成,危害人体健康和大气环境。采用生物柴油替代化石柴油可能会有效控制非道路柴油机械污染。但是,目前有关生物柴油机械排放羰基化合物特征的研究十分缺乏。该实验利用便携式采样系统,对比实测了燃烧生物柴油对于农业机械尾气中羰基化合物排放因子、组成、环境效应及其健康效应的影响。结果表明:(1)使用不同比例生物柴油为燃料的农业机械会不同程度地增加羰基化合物的排放量;(2)使用B0、B5和B20为燃料的农业机械排放的羰基化合物组成基本相似。主要为丙醛、乙醛、丙烯醛和丁醛。(3)燃烧B0、B5和B20农业机械排放羰基化合物的臭氧生成潜势分别为6.5±5.0、8.9±6.2和8.1±5.3 g O3/kg。该研究表明,生物柴油替换普通柴油的过程中需重点关注羰基化合物等氧含量高的有机组分。该项研究直观地对于当前热点大气环境问题进行研究和分析,具有较为重要的现实意义。

超声波在羰基化合物转化中的应用

近年来,具有易操作、低成本及无二次污染等特点的超声波作为可持续能源在物质转化过程中表现出优异的反应活性,并能提高转化效率,在绿色化学研究领域受到广泛关注.文章综述了超声波在含羰基骨架化合物选择性加成、缩合、取代及环骨架构建等有机反应中的应用研究进展.

双核铑催化异丙基苯和β-二羰基化合物的去饱和化[3+2]环加成反应

二氢呋喃是构成天然产物和活性分子的重要结构骨架,目前还未见通过惰性烷烃和β-二羰基化合物参与的环化反应构建这类化合物的报道。本文以异丙基苯衍生物和β-二羰基化合物为原料,NaHCO_(3)作为碱,在Rh_(2)(esp)_(2)和N-氟代双苯磺酰胺(NFSI)催化体系下,通过去饱和化过程以及[3+2]环化过程合成了12个二氢呋喃化合物3aa~3fb,收率最高达50%。所有产物结构由~1H NMR,~(13)C NMR, HR-MS(ESI)确证。

金属羰基化合物参与催化反应的研究进展

在有机化学中,同时具备亲电中心和亲核中心的化合物一直是科研工作者的重点研究对象,而金属羰基化合物M-homoenolate(M为金属)在这类化合物中最具代表性,它可以作为一种碳亲核试剂与亲电试剂发生作用,实现羰基β位的碳碳键/碳杂键的偶联反应。由于羰基官能团广泛存在于醛类、酮类、酯类、酸酐类等化合物中,因此,对M-homoenolate的探索极具科学研究价值与市场应用价值;同时,它更是一类广泛应用于药物化学和天然分子合成中的中间体。

建筑物、室内空气中挥发性羰基化合物检测的研究进展

建筑物、室内空气中甲醛和乙醛等物质被归类为致癌物,并受到严格的监管,测定室内空气中羰基化合物的质量和数量在“碳中和”背景下显得尤为重要和必要的。重点阐述与建筑物、室内环境有关的挥发性羰基化合物的经典和现代的分析方法,并详细介绍了各种分析方法的适用目标。比色法操作简单,是目前使用最多的检测方法;许多小分子首先需要进行衍生化,然后利用气相色谱-质谱联用法或高效液相色谱-质谱联用法进行分析;光声光谱法和在线质谱法尽管有一些限制,但鉴定多组分混合物中的羰基化合物是目前最有效的方法。

对测定电子烟释放物中羰基化合物释放量的讨论与探究

本文针对《电子烟GB 41700-2022》附录F中测定电子烟释放物中甲醛、乙醛、丙烯醛和2,3-丁二酮释放量的方法进行讨论与探究。选择改用乙腈中甲醛、乙醛、丙烯醛和2,3-丁二酮作为标准物质,2,4-二硝基苯肼作为衍生试剂,常温衍生0.5 h后,绘制标准曲线和测定。四种目标物在(甲醛DNPH,丙烯醛DNPH,2,3-丁二酮DNPH:0.20~10.00μg·mL^(-1),乙醛DNPH:0.80~40.00μg·mL^(-1))的浓度范围内,具有良好的线性关系R^(2)>0.996~0.999之间(权重1/X^(2))。并且探究了吡啶试剂的作用和加入取舍。

住宅室内空气羰基化合物的污染特征及健康影响

为研究住宅室内空气中羰基化合物污染水平及健康影响,于2016年采集西安市城区住宅5户家庭室内空气中20种羰基化合物,利用高效液相色谱仪进行检测和分析.结果表明,室内羰基化合物浓度((144.3±56.2)μg·m^(-3))显著高于室外((63.0±21.8)μg·m^(-3)).甲醛、乙醛和丙酮是室内外环境中相对贡献比较丰富的化合物,占总羰基化合物浓度的47.0%—73.0%.通风换气次数对室内环境中羰基化合物污染影响显著.室内羰基化合物浓度变化呈现显著的“周末效应”,具体表现为供暖季多数羰基化合物周末高于工作日,非供暖季工作日高于周末.健康风险评估表明各住宅儿童每日吸入甲醛和乙醛的剂量均超过儿童终生致癌风险阈值1—2个数量级,因此面临显著的潜在癌症风险.室内气味污染则主要来自于气味阈值较低的高分子量羰基化合物,包括己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛.其中辛醛贡献最大,其气味活性值均大于100.本研究结果为城市住宅室内痕量羰基污染物特征及健康影响提供了基础数据和科学依据.

果酒中活性羰基化合物的研究进展

果酒多由水果发酵制备,其香气浓郁,且富含多种营养成分,深受消费者喜爱。但目前国内果酒行业发展处于上升阶段,产品质量良莠不齐,对于果酒生产和储藏过程中,可能产生的潜在危害物——活性羰基化合物(reactive carbonyl species,RCS)关注度不够。RCS不仅能破坏人体细胞正常生理功能,引发多种慢性疾病,还会对果酒品质造成不良影响。本文介绍了果酒中潜在危害物RCS的种类和危害、形成路径、含量以及分析方法,分析了果酒中富含的多酚类化合物对RCS的抑制活性、作用机制及其在食品中的应用,为果酒行业今后的开发方向及发展提供一定的理论基础和借鉴依据。

杭州及绍兴大气中羰基化合物的污染特征、来源及影响

长江三角洲地区是我国“三区十群”大气污染防治重点区域之一,城市大气光化学污染严重,但对其形成机制研究较少.本论文采用2,4-二硝基苯肼固相吸附采样,高效液相色谱法(HPLC)分离检测技术,测定了杭州和绍兴两个长三角典型城市大气羰基化合物,研究了羰基化合物的时空分布特征及其对大气光氧化的贡献,并利用比值法初步分析了羰基化合物的来源.结果表明,杭州市和绍兴市大气中主要羰基化合物都是甲醛、乙醛和丙酮,其在杭州市的质量浓度分别是(3.81±1.15)μg·m^(-3)、(4.71±2.18)μg·m^(-3)、(10.34±10.20)μg·m^(-3)(n=209),在绍兴市的质量浓度分别为(5.85±3.93)μg·m^(-3)、(3.88±1.97)μg·m^(-3)、(8.30±6.87)μg·m^(-3)(n=499),这3种化合物占杭州市和绍兴市羰基化合物总量分别是76.2%、80.5%.绍兴市夏季羰基化合物的平均总浓度明显高于其他季节,大气光化学污染可能是绍兴大气羰基化合物的主要来源.2021年4月28日-5月5日,在绍兴的一次臭氧轻度污染过程期间,臭氧污染的节假日期间羰基化合物总量高于工作日,且夜间高于白天.对杭州和绍兴臭氧生成潜势(OFP)贡献较大的羰基化合物是甲醛和乙醛,它们对杭州市秋季大气中OFP的贡献达53.4%,对绍兴市全年大气中总OFP的贡献值为55.8%-78.2%.本研究结果有助于认识大气羰基化合物对杭州市和绍兴市臭氧的贡献.

环境中醛酮类羰基化合物分析方法研究进展

醛酮类羰基化合物作为一类重要的环境污染物而备受重视,研究人员对环境中醛酮类化合物的分析检测技术进行研究并开发出分光光度法、高效液相色谱法、液相色谱-质谱法、气相色谱法、气相色谱-质谱法、甲醛快速检测等分析方法。本文重点阐述国内外醛酮类羰基化合物分析方法发展现状,介绍各技术的优缺点,并对环境中醛酮类羰基化合物分析方法进行展望,为环境介质中醛酮类羰基化合物的测定提供一定参考。

超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱法测定空气中25种羰基化合物

采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生-超高效液相色谱-电喷雾电离源-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱法(UHPLC-ESI-Q-Orbitrap MS),建立了空气中25种醛酮类羰基化合物(CCs)的快速筛查和定量分析方法。采用Thermo Accucore RP-MS色谱柱、在负离子模式下,以全扫描模式(Full MS)和自动触发采集二级离子模式(dd-MS2)进行检测。结果表明:25种CCs在1.50~75.0μg/L范围内线性良好(R2≥0.996),方法检出限为1.1~3.8 ng/m^(3),样品回收率为80.8%~123.0%,相对标准偏差(RSD)为2.8%~18.0%(n=6)。对天津市环境空气样品进行检测,共筛查出24种CCs,其中丙酮、甲醛、乙醛、壬醛和己醛的质量浓度大于1.00×10-3 mg/m^(3),甲基苯甲醛、甲基丙烯醛、糠醛、丁烯醛和甲基异丁基酮的质量浓度低于1.00×10^(-5)mg/m^(3)。本方法具有线性好、检出限低、精密度和准确度高的优点,可用于空气样品中CCs的快速定性筛查和定量分析。

羰基化合物催化还原胺化合成伯胺的研究进展

伯胺类化合物广泛应用于医药、农药和化工等领域。醛/酮类羰基化合物催化还原胺化合成伯胺因具有操作简单、适用性广等优点,成为应用最多的伯胺制备方法之一,也是研究者们的研究重点。该类反应中伯胺选择性的控制是最重要的问题之一,主要受催化剂、氨用量、反应溶剂等重要反应参数的影响。对近年来羰基化合物直接催化还原胺化合成伯胺的催化剂和重要反应参数(溶剂和氨用量)对羰基化合物催化还原胺化合成伯胺的影响进行了综述,并对该领域今后的发展方向进行了展望。

基于苯并呋喃酮的α,β-不饱和羰基化合物的合成研究

通过廉价易得的2-羟基苯乙酮经过取代、羟醛缩合和酯化三步反应最终合成基于苯并呋喃酮,且含丙烯酸酯基的α,β-不饱和羰基化合物。所有的产物经过^(1)H NMR和^(13)C NMR分析,确认结构准确无误。

有机催化靛红亚胺与1,3二羰基化合物的不对称Mannich反应

将Takemoto型(硫)脲及方酰胺衍生物催化剂用于靛红亚胺与1,3-二羰基化合物的不对称Mannich反应,筛选出最佳催化剂体系为:10 mol%催化剂1h,1 mLCHCl_(3)为溶剂,室温反应,以82~92%的产率和最高达94%的对映选择性获得手性3-氨基-2-吲哚酮化合物。

α-芳基-α,β-不饱和羰基化合物的合成

α-芳基-α,β-不饱和羰基片段作为一类有机官能团,存在于许多药物分子中,具有重要的应用价值.通过查阅α-芳基-α,β-不饱和羰基化合物合成方法的文献资料,并且分析、归纳后,进一步对α-芳基-α,β-不饱和羰基化合物的合成方法进行了深入的探讨与总结.从直接合成法和间接合成法两方面重点阐述了近年来关于α-芳基-α,β-不饱和羰基化合物相关合成方法所取得的研究进展.随着医药合成领域的进一步发展,研究含α-芳基-α,β-不饱和羰基片段的合成方法,将具有更加现实和重要的意义.

羰基化合物化学性质教学思考

羰基化合物的官能团为C=O,包含有醛酮、羧酸及其衍生物、β-二羰基化合物,羰基化合物可发生亲核加成反应、亲核取代、α-H反应、氧化和还原反应等;我们在教学中采用了探究式教学,使学生从结构去更好理解和掌握羰基化合物的化学性质,从而达到掌握和熟练应用羰基化合物化学性质的目的.