德国明斯特大学的化学家开发出一种新的分水方法

德国明斯特大学的化学家开发出一种新的分水方法然而，由于水分子非常稳定，将其分裂成氢和氧对化学家来说是一个巨大的挑战。要想成功，首先必须使用催化剂激活水分子，这样水分子才更容易发生反应。由德国明斯特大学有机化学研究所ArmidoStuder教授领导的研究小组开发出了一种光催化工艺，在这种工艺中，水在温和的反应条件下通过三芳基膦而不是像大多数其他工艺那样通过过渡金属复合物被激活。在光能（LED）的作用下，水（H2O）中的氢原子（H）被转移到膦-水自由基阳离子上。这一重要的自由基中间体可进一步将氢原子（白色）转移到基质上。蓝色区域表示电子自旋分布。图片来源：ChristianMück-Lichtenfeld研究小组最近在《自然》（Nature）杂志上发表的这一研究成果，将为高度活跃的自由基化学研究领域打开一扇新的大门。通常自由基是高活性的中间体。研究小组使用一种特殊的中间体膦水自由基阳离子作为活化水，从中可以轻易地拆分出H2O中的氢原子，并转移到另一种底物上。"反应由光能驱动。"ArmidoStuder说："我们的系统为研究利用氢原子作为合成试剂的未研究化学过程提供了一个理想的平台"。ChristianMück-Lichtenfeld博士使用理论方法分析了活化水复合物，他说："这种中间体中的氢氧键异常微弱，因此可以将氢原子转移到各种化合物中。"进行实验工作的张晶晶博士补充说："在所谓的氢化反应中，活化水的氢原子可以在非常温和的条件下转移到烯烃和炔烃中"。氢化反应在医药研究、农用化学工业和材料科学领域都非常重要。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382041.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382041.htm

化学家创造出彩虹色有机分子 可用于医疗成像、有机发光二极管等领域

化学家创造出彩虹色有机分子可用于医疗成像、有机发光二极管等领域稠合碳环具有独特的光电特性，一类被称为并苯的分子链经调节可发出不同颜色的光，这使它们成为有机发光二极管的理想候选者。并苯发出的光的颜色由其长度决定，但随着分子变长，它们也变得不稳定。美国麻省理工学院的化学家开发出一种新方法，可使苯分子更稳定，并能合成不同长度的并苯。他们成功造出了发射红色、橙色、黄色、绿色或蓝色光的分子，拓宽了并苯的应用范围，为开发高度空气及光稳定的发光材料和微型能量收集装置铺平了道路。相关论文发表在《自然・化学》杂志上。

耶鲁大学化学家从海洋生物中分离出独特的抗癌分子

耶鲁大学化学家从海洋生物中分离出独特的抗癌分子将近三十年前，研究人员在原产于热带水域的一类海洋无脊椎动物-苔藓虫内发现了一组独特的抗癌化合物。这些分子的化学结构由氧化环和氮原子组成，结构复杂而密集，引起了全世界有机化学家的兴趣，他们希望在实验室中从头开始重新创造这些结构。然而，尽管付出了相当大的努力，这仍然是一项难以实现的任务。现在，耶鲁大学的一个化学家小组在《科学》杂志上撰文指出，他们采用一种将创造性的化学策略与最新的小分子结构测定技术相结合的方法，首次成功合成了其中的八种化合物。"这些分子一直是合成化学领域的一项杰出挑战，"耶鲁大学文理学院米尔顿-哈里斯（MiltonHarris），化学教授、新研究的通讯作者塞斯-赫松（SethHerzon）说。"许多研究小组都曾试图在实验室中重现这些分子，但它们的结构非常致密、错综复杂，因此一直无法实现。从本世纪初我还是一名研究生的时候，我就一直在阅读有关合成这些化合物的文章"。在自然界中，这些分子存在于某些种类的外肛动物门动物体内，它们是小型水生动物，通过细小的触手过滤水中的猎物。全世界的研究人员都认为苔藓虫是新药物的潜在宝贵来源，许多从苔藓虫中分离出来的分子已被研究用作新型抗癌剂。然而，分子的复杂性往往限制了它们的进一步发展。赫松的研究小组研究了一种名为"Securiflustrasecurifrons"的贝类。他介绍说："大约十年前，我们曾研究过这些分子，虽然当时没有成功地再现它们，但我们对它们的结构和化学反应性有了深入的了解，这为我们的思考提供了依据。"新方法涉及三个关键的战略要素。首先，Herzon和他的团队避免在整个过程的最后阶段构建反应性杂环（即吲哚）。杂环包含两个或两个以上的元素，而这种特定的环是众所周知的反应性环，会产生问题。其次，研究人员使用了被称为氧化光环化的方法来构建分子中的一些关键键。其中一种光环化反应涉及杂环与分子氧的反应，耶鲁大学的哈里-瓦瑟曼（HarryWasserman）在20世纪60年代首次对这种反应进行了研究。最后，赫松和他的团队采用了微晶电子衍射（MicroED）分析来帮助观察分子结构。在这种情况下，传统的结构测定方法是不够的。新方法的成果是八种具有治疗潜力的新合成分子，并有望产生更多新化学物质。"就分子量而言，它们与我们实验室研究的其他分子相比并不算大。但从化学反应性的角度来看，它们是我们所面临的最大挑战之一"。赫松介绍说，同时他也是耶鲁大学癌症中心的成员，并在耶鲁大学医学院药理学和放射治疗学领域担任联合职务。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422681.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422681.htm

MIT化学家成功提高烯类分子的稳定性 合成多彩有机分子

MIT化学家成功提高烯类分子的稳定性合成多彩有机分子熔融含碳环链具有独特的光电特性，可用作半导体。这些被称为烯的链还可以调整为发出不同颜色的光，这使它们成为有机发光二极管的理想候选材料。烯类发出的光的颜色由其长度决定，但随着分子变长，它们的稳定性也会降低，这阻碍了它们在发光应用中的广泛使用。现在，麻省理工学院的化学家们想出了一种使这些分子更加稳定的方法，从而可以合成不同长度的烯。利用这种新方法，他们能够制造出能发出红光、橙光、黄光、绿光或蓝光的分子，从而使烯更容易应用于各种领域。麻省理工学院的化学家们想出了一种让烯类分子更加稳定的方法。在这里，艺术家的诠释显示了风格化的烯类发出红色、橙色、黄色、绿色和蓝色的光。资料来源：Jose-LuisOlivares，麻省理工学院麻省理工学院诺华化学副教授、这项新研究的资深作者罗伯特-吉利亚德（RobertGilliard）说："这一类分子尽管有用，但在反应性方面存在挑战。在这项研究中，我们首先要解决的是稳定性问题，其次，我们想制造出可以在一定范围内调节光发射的化合物。"麻省理工学院研究科学家邓春林是这篇论文的第一作者，论文于12月5日发表在《自然-化学》杂志上。烯由苯分子（由碳和氢组成的环）以线性方式融合在一起。由于它们富含可共享电子并能高效地传输电荷，因此一直被用作半导体和场效应晶体管（利用电场控制半导体中电流流动的晶体管）。最近的研究表明，用硼和氮取代或"掺杂"部分碳原子的烯具有更有用的电子特性。然而，与传统的烯类一样，这些分子在暴露于空气或光线时并不稳定。通常情况下，烯必须在一个称为手套箱的密封容器中合成，以防止它们暴露在空气中而导致分解。时间越长，烯就越容易受到氧气、水或光线的影响而发生不必要的反应。烯由苯分子组成，苯分子是由碳和氢组成的环，以线性方式融合在一起。研究人员利用一种新方法，根据碳二炔的长度和所附化学基团的类型，创造出了能产生不同颜色的烯。图片来源：研究人员提供为了尝试让烯烃变得更加稳定，吉利亚德决定使用一种他的实验室以前曾使用过的配体，即碳二炔。在去年发表的一项研究中，他们用这种配体稳定了硼芴离子，这种有机化合物能随着温度的变化发出不同颜色的光。在这项研究中，吉利亚德和他的合著者开发了一种新的合成方法，使他们能够将碳二烯烃添加到同时掺杂硼和氮的烯烃中。加入新配体后，烯类带正电荷，从而提高了其稳定性，并赋予其独特的电子特性。利用这种方法，研究人员创造出了能产生不同颜色的烯，这取决于它们的长度和连接到碳二炔上的化学基团的类型。到目前为止，合成的大多数掺硼、掺氮烯只能发出蓝光。"红色发射对于广泛的应用非常重要，包括成像等生物应用，"吉利亚德说。"很多人体组织都会发出蓝光，因此很难使用蓝色荧光探针进行成像，这也是人们寻找红色发射体的众多原因之一。"应用和未来方向这些烯类化合物的另一个重要特点是，它们在空气和水中都能保持稳定。配位数较低的含硼带电分子（即中心硼原子的邻位较少）在水中通常极不稳定，因此烯属化合物在水中的稳定性值得注意，这使得将它们用于成像和其他医疗应用变得可行。"我们之所以对本文报告的这一类化合物感到兴奋，原因之一就是它们可以悬浮在水中。这开辟了广泛的可能性，"吉利亚德说。研究人员现在计划尝试加入不同类型的碳化二烯类化合物，看看他们能否创造出稳定性和量子效率（衡量材料发出多少光的指标）更好的其他烯类化合物。吉利亚德说："我们认为有可能制造出许多我们尚未合成的不同衍生物。有很多光电特性是我们尚未探索到的，我们对此也很兴奋。"吉利亚德还计划与麻省理工学院电气工程教授马克-巴尔多（MarcBaldo）合作，尝试将新型烯类化合物融入一种被称为单裂变太阳能电池的太阳能电池中。这种太阳能电池可以从一个光子中产生两个电子，使电池的效率大大提高。这类化合物还可以开发用作电视和电脑屏幕的发光二极管。有机发光二极管比传统的发光二极管更轻、更灵活，能产生更明亮的图像，而且功耗更低。吉利亚德说："无论是有机半导体、发光器件，还是基于单子裂变的太阳能电池，我们仍处于开发具体应用的早期阶段，但由于它们的稳定性，器件的制造应该比一般的此类化合物要顺利得多。"通过将活性零价碳和阳离子硼物种结合起来，这项具有非传统范例的创造性工作无疑为开发高度空气和光稳定的发光材料和微型能量收集装置铺平了一条充满希望的道路。参考文献"邓春林、AkachukwuD.Obi、BiYouanE.Tra、SamirKumarSarkar、DianeA.Dickie和RobertJ.GilliardJr.合著的《空气和光稳定发光的碳二碳烯-氮杂硼砷离子》，2023年12月5日，《自然-化学》。DOI:10.1038/s41557-023-01381-03编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404793.htm

化学家们合成了一种来自于海绵分子的人工形式 可以对抗帕金森症

化学家们合成了一种来自于海绵分子的人工形式可以对抗帕金森症在一个令人惊讶的转折中，研究小组利用了一种不寻常的、长期被忽视的化合物，即环烯，来控制在实验室中创造该分子的可用形式所需的化学反应的一个关键阶段。据该团队称，这一突破有可能有利于开发其他复杂的分子用于制药研究。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。加州大学洛杉矶分校化学和生物化学系KennethN.Trueblood教授和该研究的通讯作者NeilGarg说："今天绝大多数的药物是由合成有机化学制成的，我们在学术界的作用之一是建立新的化学反应，可以用来快速开发药物和具有复杂化学结构的分子，使世界受益。"Garg说，使这些合成有机分子的发展复杂化的一个关键因素被称为"手性"。许多分子--包括lissodendoricacidA--可以以两种不同的形式存在，它们在化学上是相同的，但彼此是三维镜像，就像左手和右手。每个版本都被称为对映异构体。当用于制药时，一个分子的对映异构体可能具有有益的治疗效果，而另一个可能完全没有作用--甚至证明是危险的。不幸的是，在实验室中创造有机分子时，往往会产生两种对映异构体的混合物，而用化学方法去除或逆转不需要的对映异构体，会给整个过程带来困难、成本和延误。为了应对这一挑战，并快速有效地只生产几乎只在自然界中发现的lissodendoricacidA的对映异构体，Garg和他的团队在他们的12步反应过程中采用了环烯烃作为中间物。这些高活性的化合物在20世纪60年代首次被发现，此前从未被用来制造如此复杂的分子。"环烯烃，自从半个多世纪前发现以来，它们在很大程度上被遗忘了。这是因为它们具有独特的化学结构，并且在生成时只存在几分之一秒。"该团队发现，他们可以利用这些化合物的独特品质来生成环烯烃的一个特定手性版本，这反过来又导致了化学反应，最终几乎完全产生了所需的lissodendoricacidA分子的对映异构体。化学家们说，虽然能够合成生产lissodendoricacidA的类似物是测试该分子是否可能拥有适合未来治疗的品质的第一步，但合成该分子的方法可以立即让参与制药研究的其他科学家受益。Garg说："通过挑战传统思维，我们现在已经学会了如何制造环烯烃，并利用它们来制造像lissodendoricacidA这样的复杂分子。我们希望其他人也能使用环烯烃来制造新药。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345513.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345513.htm

寻找暗物质 - 一种前景光明的新方法

寻找暗物质-一种前景光明的新方法宇宙中约80%的物质是一种未被发现的物质，称为"暗物质"。虽然理论上认为暗物质的存在已经有大约90年的历史，但JEDI合作组织的科学家们利用先进的粒子加速器技术，正在开发新的方法来探测暗物质，尽管确凿的证据仍然难以捉摸。该研究的合著者之一约尔格-普雷茨（JörgPretz）解释说："这是协调星系内可见物质的速度分布与现有知识的唯一方法，一种以前未观察到的'暗'物质形式必须额外地稳定星系"。他同时也是尤里希研究中心核物理研究所的副所长和亚琛工业大学的教授自20世纪30年代以来，物理学家一直在寻找这种物质。科学界不乏各种理论，但还没有人成功地探测到暗物质。沃尔克-海尼博士（VolkerHejny）说："这是因为暗物质的性质还完全不清楚。"海尼博士也来自于尤利希核物理研究所，和他的同事约尔格-普雷茨（JörgPretz）一样，也是进行这项实验的国际JEDI合作组织的成员。JEDI是JülichElectricDipolemomentInvestigations的缩写，参与合作的科学家自2011年以来一直致力于测量带电粒子的电偶极矩。"暗物质是不可见的，迄今为止只是通过其引力间接地显现出来。它的影响相对微小，这就是为什么只有在质量极大的情况下--比如整个星系--暗物质才会真正显现出来"。理论物理学家已经提出了一些暗物质可能由其组成的假想基本粒子。根据这些粒子的特性，可以使用各种方法来探测它们--这些方法不需要高度复杂的引力效应探测。这些方法包括轴子和类轴子粒子。在他们的实验中，JEDI的科学家们利用了尤利希粒子加速器COSY的一个特殊功能：使用偏振光束。图片来源：ForschungszentrumJülich/Ralf-UweLimbach"轴子最初是为了解决量子色动力学强相互作用理论中的一个问题，"Pretz解释道。"轴子这个名字可以追溯到诺贝尔物理学奖得主弗兰克-威尔切克（FrankWilczek），指的是一种洗涤剂品牌：可以说，这种粒子的存在是为了'清理'物理学理论。"为了探测轴子，JEDI合作项目的科学家们利用了粒子的自旋。"自旋是量子力学的一个独特性质，它使粒子表现得像小型条形磁铁，"Hejny解释说。"例如，医学成像中的磁共振成像（简称MRI）就利用了这一特性。作为这一过程的一部分，原子核的自旋会被强大的外部磁场激发。"核磁共振成像技术也被用来寻找暗物质。在普通核磁共振成像中，原子处于静止状态，而在加速器中，粒子几乎以光速运动。这使得某些领域的检查更加灵敏，测量更加精确。在他们的实验中，JEDI的科学家们利用了尤利希粒子加速器COSY的一个特殊功能，即使用偏振光束。"在传统的粒子束中，粒子的自旋方向是随机的，"Pretz说。"而在偏振粒子束中，自旋是朝一个方向排列的"。全世界只有少数加速器具备这种能力。"如果正如科学家们所猜测的那样，我们周围存在轴子的背景场，那么这将影响自旋的运动--因此最终可能在实验中被检测到。然而，预期的影响微乎其微。测量还不够精确。不过，虽然JEDI实验还没有发现暗物质粒子的证据，但研究人员已经设法进一步缩小了可能的相互作用效应的范围。也许更重要的是，他们能够在寻找暗物质的过程中建立一种新的、有前途的方法。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385203.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385203.htm