可见光氧化还原催化与金属镍催化的联姻, 使得在极为温和条件下构建挑战性化学键成为可能. 然而, 大多数协同催化体系只能构建单一的碳-碳键或碳-杂原子键. 近些年来, 可见光/镍协同催化在烯烃及炔烃分子间双官能团化反应领域引起了广泛关注. 该协同催化级联模式可以一步构建多个化学键, 为复杂结构单元的快速高效构筑提供了温和且高选择性的方法. 对可见光/镍协同催化烯烃和炔烃分子间双官能团化反应的最新研究进展进行了概述.

传统的有机荧光分子大多数具有不良的聚集诱导猝灭(ACQ)效应, 限制了他们在很多领域的应用. 因此, 如何保持传统共轭分子功能特性的同时实现ACQ向聚集诱导发射(AIE)的转变具有十分重要的意义. 近年来许多课题组在该领域做了大量的突破性工作, 根据聚集诱导发射发光分子(AIEgen)的构建方式和结构特点, 将其分为基于分子内运动受限(RIM)机理使用典型AIE基元(如四苯乙烯单元)修饰ACQ基元, 以及基于RIM机理引入三苯胺或氰基乙烯等功能性单元实现零起点构建AIE分子两大类. 在后者中, 一些涉及同分异构与激发态分子内质子转移(ESIPT)机制的其他AIEgen体系的构建在近年比较突出. 基于此分类, 从AIEgen的结构、性能、机制和应用四个方面, 重点综述了近5年国内外从ACQ分子出发合成AIE分子的构建策略.

蛋白质是生物体内含量最丰富的生物大分子, 参与了几乎所有生命活动的进程. 蛋白质的化学修饰是研究与调控其理化性质和生物功能的有效方式, 当前大部分蛋白质的化学修饰是基于氨基酸残基侧链上活泼官能团的反应性来实现. 在20种天然氨基酸中, 半胱氨酸由于其巯基具有独特的亲核性、较低的氧化还原电势以及较低的自然丰度等特点, 成为了科学家研究蛋白质化学修饰的首选. 总结了近些年具有代表性的基于半胱氨酸的蛋白质化学修饰的研究进展, 阐述了相关研究的难点, 并对其未来发展方向进行了展望.

烯烃异构反应可以从简单烯烃出发, 通过对碳碳双键立体选择性或者位置选择性调控, 实现内烯烃化合物尤其其他方法难以构建的多取代烯烃的高效合成, 原子经济性高. 详细介绍了钯催化烯烃异构化反应的反应机制, 系统总结了钯催化的烯烃顺反异构和位置选择性异构反应, 以及其在药物分子和天然产物合成中的应用.

氟硼二吡咯(BODIPY)荧光染料因为具有优异的光物理性能、良好的生物相容性以及易于合成和修饰等优点, 在生命科学、化学分析和光电材料等领域得到了广泛应用. 丰富的合成及衍生策略为其广泛应用提供了基础, 引起了研究者的极大关注. 总结了BODIPY荧光染料不同反应位点的修饰策略, 并单独介绍了基于BODIPY的Pd催化交叉偶联反应和氧化偶联反应, 最后对该领域的发展进行了展望.

手性分子绝对构型(AC)的确定在手性化学研究与应用中至关重要. 近年测定手性化合物AC的各种方法, 根据其原理可主要分为三大类. 第一类是在手性环境下激发手性化合物的原子核从而测定手性化合物AC的核磁共振(NMR)法, 包括应用芳环抗磁屏蔽效应的NMR法和应用配糖位移效应的NMR法; 第二类是基于原子共振散射的X射线衍射(XRD)法, 包括单晶和粉末XRD; 第三类是基于对映异构体对偏振光的折射和吸收不同从而测定手性化合物AC的光谱法, 包括旋光光谱法、电子圆二色谱法、振动圆二色谱法和振动拉曼光谱法. 此外, 还有一些其它方法如酶法和3,4-二氢-2-苯基-2H-嘧啶并[2,1-b]苯并噻唑(HBTM)法. 作者结合在手性荧光识别和手性药物领域的研究经历, 对上述方法的原理和应用进行了综述, 以期为手性化学及相关工作者提供有益的参考.

炔酰胺是一类氮原子上连有吸电子基团的特殊炔胺. 吸电子基团的引入使炔酰胺的稳定性和反应活性达到较好的平衡, 从而赋予炔酰胺丰富多样的反应性能. 近二十年炔酰胺化学发展迅速, 其合成方法已引起广泛关注. 在此背景下, 综述了炔酰胺合成方法的研究进展. 根据使用主要原料的结构, 分别从以卤代烯酰胺、炔烃以及其衍生物和卤代烯烃为关键原料的合成方法进行了阐述, 并对代表性反应机理进行了讨论.

七元环作为重要的结构单元广泛存在于多种天然产物、活性化合物和药物分子中. 与五、六元环结构相比, 七元环的构筑更具挑战性, 且合成方法相对较少. 因此, 发展高效构筑七元环结构的方法具有重要意义. 氮杂环卡宾(NHC)为重要的有机催化剂, 其共价催化特性为高效构筑多种新颖手性结构提供了独特方法. 尽管该领域已取得重要进展, 然而, 目前大量研究仍集中于构筑五、六元环结构. 综述了近年来利用NHC催化策略构筑七元环结构的研究进展. 通过对NHC催化构筑七元环结构合成策略的总结, 旨在启发从事相关领域的合成化学家发展更多高效构筑七元环的新策略.

氨基酸是一类来源丰富、廉价易得并且绿色环保的生物质原料, 可用于合成高附加值生物活性分子、药物和功能材料等, 还可作为有机催化剂或金属配体用于不对称合成转化. 可见光是绿色清洁的可再生资源, 具有丰富易得、环境友好和应用潜力巨大等优点, 其催化的反应条件温和且化学选择性好. 利用可见光催化α-氨基酸衍生物脱羧偶联构建种类丰富的含氮化合物是一种极具吸引人的合成策略. 综述了近年来光催化α-氨基酸衍生物脱羧偶联反应的研究进展.

兼具激发态分子内质子转移(ESIPT)和聚集诱导发光(AIE)性质的反应型荧光探针, 因其具有较好的生物相容性、良好的传感性能、较大的斯托克斯位移以及较高的荧光量子效率等优点, 在近几年来被广泛应用于检测各种阴离子、金属阳离子和生物分子中. 简要总结了结构简单, 既是AIE结构模块又是ESIPT结构模块的苯并噻唑、水杨醛席夫碱、肼二腙、查尔酮荧光团等反应型荧光探针的研究进展, 并对相关研究进行了总结和展望.

槲皮素是天然的抗氧化剂, 主要存在于蔬菜、水果等植物中, 可调节众多与疾病进展有关的细胞内外信号通路, 能抗炎、抗病毒、抗癌、预防和治疗心脑血管疾病等, 具有广泛的药理活性. 由于槲皮素的结构特征, 其生物利用度低, 限制了其在临床上的应用. 然而, 槲皮素的低分子质量和易修饰的化学基团, 使其具有药物开发的潜力. 因此, 研究人员通过各种方法设计合成新的槲皮素衍生物, 以改善其不利因素, 已经合成了许多性能优良、溶解性能好、生物利用度高、代谢稳定、毒副作用小且生物活性显著的槲皮素衍生物. 综述了近年来槲皮素衍生物的合成及其生物活性研究进展, 为槲皮素衍生物的进一步开发提供参考.

近年来, 温和、绿色的光化学和电化学反应在有机合成中得到了广泛的应用. 为了进一步提升光、电反应潜力, 有机化学家们致力于在单一反应体系中使用这两种策略来促进有机转化. 一系列光电联合催化策略被开发出来, 目前主要的光电联合催化策略是电化学介导的光氧化还原催化. 此外, 光激发辅助、电化学主导氧化还原的光电联合催化策略也逐渐展现出其在有机合成中的潜力. 这些策略实现了光化学与电化学优缺点的互补, 能解决光化学和电化学所不能解决的部分问题, 如去除使反应复杂化的氧化还原剂, 在温和的条件下生成活性高的中间体等. 按照现有的光电联合催化反应, 分类总结光电联合催化策略的研究进展, 并探讨了部分反应可能的机理.

2019年底, 新型冠状病毒SARS-CoV-2导致的新冠肺炎大流行对世界人口产生了严重的威胁. 目前一些有效的疫苗已被批准并广泛使用, 但考虑到冠状病毒的高突变性, 这一干预措施的长期有效性和安全性存在争议. 此外一些抗病毒药物显示出较好的效果, 但其安全性与普适性暂未得到更多的数据支持. 冠状病毒主蛋白酶(3CL^pro)是冠状病毒家族中一种特殊的半胱氨酸蛋白酶, 负责处理病毒多蛋白产生成熟的非结构蛋白, 在冠状病毒生命周期中起重要作用, 而且具有高度保守性, 因此其是一个重要的药物靶点. 结构研究为这种蛋白酶的功能和合理抑制剂设计的结构基础提供了有价值的见解. 综述了SARS-CoV-2 3CL^pro的结构和迄今为止针对3CL^pro的亮点抑制剂的研究进展, 并详细介绍了抑制剂与3CL^pro的结合方式和构效关系. 此外, 还广泛研究了这些抑制剂的抗病毒活性、ADMET和动物试验.

壳聚糖是由甲壳素脱乙酰化而得, 是一种丰富可再生的生物质资源. 壳聚糖分子结构中含有大量的羟基、氨基, 与金属纳米粒子或金属离子具有较强的鳌合能力, 被广泛用作载体制备异相催化剂. 近年来, 壳聚糖负载铜催化剂被成功应用于各种不同类型的有机反应中, 不仅具有反应活性高、选择性好、易于分离回收等优点, 而且能够多次循环再利用, 在降低反应成本的同时, 也提升了实际的工业应用价值. 因此, 从不同类型壳聚糖负载铜催化剂的制备出发, 综述其催化的各种类型的有机反应, 主要涉及C—C键和C—X键的构建、点击化学及氧化还原反应等类型, 促进今后壳聚糖及其衍生物负载催化剂更加广泛的应用.

由双极性有机场效应晶体管(OFETs)制备的有机互补电路具有操作电压低、能耗低和成本低等优点, 在有机互补电路方面有很大的应用前景, 引起了科学家们极大的研究兴趣. 同时具有高且匹配的空穴迁移率和电子迁移率的双极性有机半导体分子是制备高性能有机互补电路的必要条件之一, 然而迄今为止该类双极性有机半导体分子的报道比较少, 大部分双极性有机半导体分子的空穴和电子传输不匹配; 高性能单极性有机半导体分子报道已有成千上万种, 选择迁移率相匹配的n型有机半导体分子和p型有机半导体分子构筑具有垂直双层导电沟道的有机场效应晶体管是制备高性能双极性有机场效应晶体管的有效方法. 总结了构筑基于有机双层的高性能双极性有机场效应晶体管的必要条件, 已报道的有机双层场效应晶体管的电学性能, 以及影响双极性场效应性能的因素.

有机膦催化的环加成反应是构建重要杂环骨架的高效方法, 从文献报道中选取一个膦催化共轭二烯与α,β-不饱和酮的[4+2]环加成反应为研究对象, 通过密度泛函理论计算、表征反应的详细机制. 总反应包含的四个基元步骤依次为偶极离子形成、分子间亲核加成、分子内环化和膦配体解离. 活化自由能垒的计算值为84.4 kJ/mol, 总反应的自由能变的计算值为–18.8 kJ/mol. 当使用手性膦催化剂时, 计算出的反应机理和动力学参数与实验观测的对映异构选择性相符, 并且揭示了立体选择性的根源是空间位阻导致过渡态的扭转张力增大, 从而不利于次要对映异构体的形成. 最后, 设计了四种二烯底物, 分别考察了它们与膦催化剂形成的偶极离子中间体, 表明底物上的2-酯基对反应活性和位置选择性起至关重要的影响, 而1-酯基的作用可能不重要. 研究成果可以为优化实验条件和设计新反应提供理论指导.

甲醛(FA)对环境和人们的身体健康息息相关, 例如曝露在环境中的FA被人体吸收后, 轻则会引起头痛、喉咙发炎等不适, 重则会损害人体重要器官进而引发诸如白血病、阿尔兹海默症等疾病. 针对环境中FA的快速检测, 开发了一个荧光增强性的FA探针HSU-FA. 该探针选用萘酰亚胺染料作为荧光平台, 以肼基基团作为识别FA的位点, 通过肼基基团与羰基缩合成腙的反应达到识别FA的效果. 通过测试条件优化得出, 在乙酸含量为30%测试条件下探针HSU-FA对FA的识别效果最佳. 通过紫外-可见吸收光谱可知, 在FA的作用下探针的吸收光谱发生显著增强现象. 通过荧光光谱测试得出, 该探针对FA具有突出的识别能力和响应速度. 此外, 该探针具有较强的抗光漂白能力, 能够在溶液状态下稳定存在. 在溶液中该探针与FA相互作用可以展示出不同的荧光强度, 显示出了较强的浓度依赖性. 更重要的是, 利用无纺布制备的FA检测卡实现了环境中FA的快速检测.

环糊精是超分子化学中的一类重要主体化合物, 在药物缓释、化学传感、对映体分离以及新型材料等众多领域都得到了广泛的应用. 由于环糊精具有外亲水内疏水的桶形结构, 其空腔内可以插入具有识别功能的受体分子或荧光染料,可通过螯合或置换方式实现对目标分子的识别, 因此基于环糊精衍生物及包合物构建荧光探针也受到了人们的极大关注. 总结了基于环糊精设计合成的荧光探针在检测金属离子、阴离子和分子等方面的应用, 重点描述了识别性能和识别机制, 为环糊精衍生物及包合物在荧光检测领域的应用提供理论依据.

近年来, 有机聚集诱导发光(AIE)材料有效克服了传统荧光材料在固态或聚集态下荧光淬灭(ACQ)的主要缺陷,在生物探针、细胞成像、光学器件、防伪材料等方面得到了广泛研究与应用. 但是, 单功能的AIE材料往往满足不了科学技术发展和人们日益增长的物质生活需求. 为拓展AIE材料的应用范围, 多功能团组合的AIE分子的研究进一步成为当今材料领域的热点之一. 兼具有光致变色和AIE特性的多功能分子, 由于能够对外部刺激做出多重光响应和良好的可逆调控特性而受到了广泛关注. 根据分子中光致变色单元不同的异构化机制, 结合本课题组在这方面的研究实践, 综述了二十一世纪以来基于有机光致变色功能单元的AIE分子的主要研究进展和应用, 并对其未来发展进行了简要展望, 希望能为本领域的研究提供一些借鉴和思考.

将系列o-二苯基膦苯胺配体构成的Ru(II)配合物[(PPh₃)(o-PPh₂C₆H₄NH₂)RuCl₂]₂ (1)、(o-PPh₂C₆H₄NHR)₂RuCl₂ (R=H, 2; Me, 3; Et, 4; CH₂Ph, 5)和(o-PPh₂C₆H₄NH₂)[(CH₂NHR)₂]RuCl₂ (R=H, 6; Me, 7; Et, 8; ⁱPr, 9)应用于催化丙二酸二甲酯加氢制3-羟基丙酸甲酯或1,3-丙二醇. 围绕催化加氢性能, 系统探究了配合物结构、助剂种类及用量以及溶剂等反应条件对底物转化率和目标产物收率的影响. 研究发现, 配合物8性能最优. 同时, 配合物8在催化丙二酸二乙酯等二酯类分子加氢制醇反应中也表现出一定的催化活性.