自组装协同催化高选择性合成卤代芳烃

卤代芳烃是非常重要的合成砌块,广泛应用于农用化学品、材料和药物等的合成。芳烃的亲电取代卤化反应是制备芳基卤化物最简单的方法,但是富电子芳烃的卤化反应存在区域选择性差的挑战。本实验采用自组装协同催化策略,以环己基苯溴化反应为模型反应,高选择性合成溴代芳烃,进而应用于卤代芳烃的高选择性合成。在加深学生芳烃亲电取代卤化反应的同时,也向学生传授自组装、协同催化和路易斯酸碱催化等重要知识,加深学生对亲电取代反应机理和离子型中间体的了解。实验主要由卤代芳烃的合成、机理探究及实验普适性三部分组成,包含多种有机实验基本操作,涉及反应监测、分离纯化、产物表征等多个重要环节,实验整体时长7小时,安全性高,可操作性强,适合本科实验教学开设。本实验秉持科研反哺教学的理念,将新的科研成果转化为人才培养内容,有助于提高学生的科研创新与实践能力。

树枝状纤维形二氧化硅纳米粒子的研究进展

与传统二氧化硅介孔材料相比,树枝状纤维形二氧化硅纳米粒子(DendriticFibrousNano-silica,DFNS),特别是具备三维中心辐射状孔道和多级孔结构的球形DFNS拥有较高的比表面积、较大的孔体积、较高的孔渗透性和粒子内表面更易接触性等优点。客体物质(如极小的纳米粒子)能够沿着中心辐射状孔道进行负载和/或输送,甚至与化学改性所得内部活性位点发生反应。因此, DFNS是一种富有前景的载体平台,可以用来构筑新型纳米催化剂、吸附剂、基因/蛋白质/药物的递送系统等。大量研究表明:球形DFNS与生俱来的结构优势使其能够作为MCM-41和SBA-15的理想替代材料。但是,DFNS领域依旧存在很多需要探讨的问题。因此,本文主要归纳分析DFNS的结构特征、常用结构模型、新型结构和实时应用。希望能够给予材料和化学科学家一些参考,促进DFNS的蓬勃发展。

树枝状纤维形纳米球催化剂的研究进展

树枝状纤维形二氧化硅纳米球(KCC-1,类似于MCM-41命名规则)是继MCM-41、SBA-15之后,又一种里程碑式的介孔材料。与传统介孔二氧化硅相比,KCC-1具备三维中心辐射状孔道和多级孔结构,因而具有更高的比表面积、更大的孔体积、更高的孔渗透性、粒子内表面更易接触等优点。在KCC-1中,客体物质(如贵金属纳米粒子和生物大分子等)能够沿着中心辐射状孔道进行负载和/或输送,因此,KCC-1在纳米催化剂载体方面极具应用前景。近年来,KCC-1的成功开发掀起了树枝状纤维形纳米球及其催化剂的研究热潮。一方面,人们尝试基于其他本体材质构建树枝状纤维形纳米球,制备出树枝状纤维形二氧化钛纳米球、树枝状纤维形硅钛杂化纳米球、树枝状纤维形碳纳米球、树枝状纤维形碳氮杂化纳米球、树枝状纤维形硅铝杂化纳米球、树枝状纤维形硅铜铝杂化纳米球等。另一方面,随着研究的深入,以树枝状纤维形结构为基础的核-壳型、空心型、蛋黄-蛋壳型等新颖结构纳米催化剂也被成功开发,并在特定体系中展现出优越的催化性能。本文从构成树枝状纤维形纳米球的本体材料(元素)出发,对具有三维中心辐射状孔道和多级孔结构的纳米球催化剂进行分类,总结了各自的结构特征、催化对象及催化性能,综述了近几年树枝状纤维形纳米球催化剂的研究进展。最后,对树枝状纤维形纳米球催化剂的研究思路与发展趋势进行了分析和展望。

基于氧化钙催化发光的丙酮气体传感器

基于一定条件下丙酮气体可以在氧化钙的表面产生强烈的化学发光现象,设计了一种检测空气中丙酮气体的发光传感器。研究发现该传感器在波长535 nm,温度266℃,空气流量为400 m L/min的最佳实验条件下,测得丙酮气体浓度的线性范围为7. 6～1520 mg/m^3(R=0. 9984),相对标准偏差(RSD)为3. 65%,检出限为1. 52 mg/m^3(S/N=3)。考察了在相同浓度下的常见挥发性有机物的干扰情况,发现除丙烯腈、乙腈和甲醛外,其余9种挥发性有机物的干扰均小于1%,表明该传感器具有较好的选择性、使用寿命与稳定性。

可见光促进高价碘(Ⅲ)试剂参与反应的研究进展

近几十年来,高价碘试剂受到有机合成化学工作者的关注,并被广泛应用于有机合成反应中.相较于强氧化性的五价碘试剂,三价的高价碘试剂呈现出弱氧化性,更符合绿色、环境友好的特点.在过去十几年,可见光诱导光致氧化还原催化反应作为一种强劲的有机合成新方法,实现了许多重要的化学转化.同时,一些三价的碘试剂由于结构稳定、易获得的特点,也被广泛应用于可见光促进的光化学反应中.特别是苯并碘氧杂戊环(酮)类的三价碘试剂,由于其优良的化学反应活性,可以作为氧化剂、自由基受体、自由基前体和共催化剂,从而参与到光化学反应中.另外,二醋酸碘苯及其衍生物在光催化的反应中也可以经历类似的反应途径.三价碘试剂表现出的弱氧化性和优良的亲电性主要归结于其结构中含有高度极化的I—X键,容易发生断裂.主要总结并讨论了从2016年以来三价碘试剂参与光催化反应的研究进展,根据不同类型的三价碘试剂参与的光化学反应,就其反应特点和机理过程进行详细的讨论和陈述;同时,针对三价碘试剂将来的应用前景也进行了讨论.

无金属条件下可见光催化与溴盐协同促进烯烃的氢硅化反应研究

开发了一种无金属条件下可见光促进的通过选择性硅-氢键活化实现的烯烃的氢硅化反应.该反应使用催化量的、便宜易得的溴盐作为氢原子转移试剂.该策略展现了非常好的官能团兼容性和广泛的底物范围,并在温和、氧化还原中性的条件下,以中等到优秀的收率合成了有机硅化合物.同时,该策略也能成功地将硅基引入到生物活性分子中.