富勒烯半胱氨酸的固相合成与荧光特性
2009年第29卷有机化学V ol. 29, 2009第11期, 1700～1707 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 11, 1700～1707
wushi@https://www.docsj.com/doc/0f16648774.html,
*
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Received September 17, 2008; revised December 3, 2008; accepted April 15, 2009.
No. 11
朱隆懿等：金属卟啉对杂环及DNA 分子识别研究进展
1701
和客体分子之间的分子间弱相互作用等对客体进行分子识别, 形成复合物. 通过改变配体的种类, 分析不同配体与金属卟啉配合后结合能或缔合常数及光谱等的变化, 可以找出特定客体分子与主体结合后的参数特征, 从而达到分子识别的目的[3]. 锌卟啉在金属卟啉主体中是一类常见的主体, 其合成方法已有综述[4], 可用来识别咪唑、吡啶、胺类、氨基酸及核酸等生物小分 子[5]. 分子识别过程的研究在模拟生物体内的化学反应、锌酶的作用机理以及分子治疗方面具有重要意 义[6
～10]
, 在高聚物合成组装及催化方面也显示出优越性
能[11]. 分子识别与组装还可用来制造分子机器[12]. 本文着重介绍组装后的金属卟啉对小分子以及RNA, DNA 等大分子的识别.
1 组装的金属卟啉对小分子的识别
1.1 以组装的金属卟啉为主体
金属卟啉可以与其它分子组装形成大分子主体, 对小分子进行识别. Oike 等[13]报道了一种锌卟啉与多肽组装形成的螺旋大环状主体. 该主体包含两个锌卟啉并由螺旋状的寡聚多肽连接, 形成一个手性空穴(Eq. 1). 该主体可以使螺旋状的客体进入主体的空腔内, 进而对螺旋状的寡聚多肽客体进行光学拆分和手性识别. 通过改变主体中的螺旋状臂, 还可以识别具有特定结构的多肽
.
锌卟啉和钴卟啉的活性亚甲基中的Ｈ原子用苯基取代后, 可连接冠醚, 用来识别吡嗪、哌嗪及联吡啶 等
[14]
. 此方法设计的巧妙之处在于客体分子都在对位
上含有两个氮原子, 通过分别与两个主体分子进行轴向配位可进行分子自组装(Scheme 1a). 而溶于水的冠醚侧链可识别碱金属阳离子, 进而对这种Langmuir 膜进行结构微调. 这类主体也可通过冠醚对碱金属阳离子的识别使阴离子得以向锌配位, 实现多重识别
[15]
. 锌卟啉的
活性亚甲基中的Ｈ原子也可用环戊二烯基取代, 借助于二茂铁的形成, 可对以环戊二烯为配体的含氮阳离子客体进行识别, 客体中的阴离子与锌配位, 增强结合能力(Scheme 1b)
[16]
. 此类主体能够靠配位键与带吡啶基的
足球吡咯形成具有良好光物理性质的复合物[17]
. 理论
上认为, 环芳烃修饰的金属(Zn, Fe, Co)卟啉能形成离子
隧道来容纳溶剂化的氯离子[18]
. 氧杂蒽修饰的锌和铁
卟啉也可通过多重作用识别小分子, 卟啉末梢的氢键可
使构型呈刚性
[19]
. 苯基修饰的锌和铁卟啉还可形成六
配位的双吡啶和双咪唑金属卟啉复合物[1]. 苯磺酸基修饰的铁卟啉可通过配位键识别吡啶桥联的双环糊精, 用来模拟肌血球素的功能, 其中环糊精侧链可与苯磺酸基进行分子自组装(Scheme 1c)[20]
.
a
b
c Scheme 1
1.2 以组装的金属卟啉二聚体为主体
Borovkov 等[3]用经烷基修饰的并以乙基相连所形成的一个镊子状的手性金属卟啉二聚体(Scheme 2a)对含氮手性小分子的识别也十分成功. 在非极性溶剂中, 该二聚体的两个生色团距离较近, 这样两个卟啉环中的电子就可以相互跃迁, 这是产生手性诱导反应的基础. 金属卟啉间的手性碳中的电子异常活跃, 也可以相互跃迁. 但是它们之间的电子相互作用力很容易被客体的配位作用所削弱, 而使两个卟啉分子相互分离, 卟啉分子同乙基间形成的夹角也会变大[21]. 当一对手性分子分别进攻相应的手性二聚体时, 会因二聚体中卟啉分子的角度和旋转方向的不同而显示出不同的光谱性质, 从而达到识别目的.
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a
b Scheme 2
可见, 这类主体首先是将原非手性金属卟啉的活性亚甲基中的Ｈ原子用手性集团取代, 制成手性的二聚体作为识别主体. 其中手性主体可以对手性及非手性客体进行识别, 外消旋主体也可以对手性客体进行识别, 此外客体上取代基的立体效应还可以用来制成手性超分子开关[3]. 另外, 靠芳胺及炔基连接的卟啉二聚体[22]及三聚体[23]等可以通过电荷转移、CH-π及π-π相互作用来识别带吸电基的赤电子芳环如苝、三硝基甲苯及吡啶等(Scheme 2b).
由锌卟啉和两个酰脲嘧啶形成的复合物可通过氢键组装成二聚体. 该主体含有一条特征裂缝并可以在氯仿溶剂中识别联吡啶
[24]
. 锌卟啉也可以通过间位连接
形成二聚体, 并在此基础上进行自组装, 在非配位溶剂中形成方形盒状四聚体等组装体. 这些组装体可作为人工光合作用中捕获光子的仿生模型[25]. 另有报道称, 卟啉可以连接氢醌及苯醌等形成复合物, 该复合物可进行二聚自组装形成超分子复合物[26]. Goldberg [27]报道了一种由金属卟啉和四个吡啶组分组成的复合物和一种由金属卟啉和四个羧苯基组分组成的复合物, 可以通过同型或异型聚合形成二维或三维的分子网络. 分子网络之间由氢键连接.
1.3 以带有大环侧链的金属卟啉为主体
由于咪唑类客体分子的体积较小, 当其与带有空穴的主体结合时缔合常数很大. Koepf 等[28]合成了邻二氮
杂菲取代的苯基锌卟啉篮状分子, 该分子所形成的空穴
是分子识别的有效场所. 当咪唑分子进入空穴时, 其中一个氮原子与金属卟啉轴向配位, 另一个氮上的氢原子则与邻二氮杂菲上的两个氮原子形成氢键(Scheme 3a). 修饰卟啉环侧链的硼联吡咯由于其特殊的生色团效应可以提高主体分子的识别效率. 此外, 将卟啉侧链变成
硼联吡咯后, 主体分子可以最大近似地模拟细胞色素中氧化酶的化学反应[29]. 同样利用空穴识别小分子的还有以四重氢键相连形成的超分子复合物[30]. 其空穴可供吡啶等小分子进入与卟啉进行轴向配位, 若将分子中氮氧螯合的金属原子换成铬离子后其识别对象更广. 空穴周围的长链憎水基使空穴内的键合反应很稳定, 因此该超分子复合物适于模拟酶分子在体内的反应
.
a
b
c Scheme 3
用杯[4]芳烃修饰的金属卟啉除通过杯烃上吡咯的
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氢原子与阴离子形成氢键外, 阴离子还可与金属原子配位(Scheme 3b), 使复合物具有良好的稳定性[31]. 虽然Panda 目前只研究了该主体对非金属阴离子的识别, 但他预见, 若将杯芳烃与卟啉相连的烃基长度进行调整, 就可以识别氨基酸及黄胺类药物等. 这类侧链形成大环的主体除利用所形成的空穴识别小分子外, 还可通过轴向配位识别自身侧链上的吡啶(Scheme 3c)
[32]
及胺基
[33]
.
由于咪唑等杂环分子体积较小, 且含有带孤电子对的N 及O 原子, 金属卟啉对其进行识别时主要靠金属原子与客体分子的轴向配位作用[34,35], Arima 等[36]测出Co 卟啉与N 轴向配位时的键角为122°. 当卟啉带有复杂的侧链时, 空间位阻成为影响复合物稳定性的重要因素. 侧链修饰的金属卟啉可通过轴向配位、氢键及π-π堆积等弱相互作用识别客体分子.
2 金属卟啉对DNA 及RNA 等大分子的识别
核酸和脱氧核酸等大分子一般以螺旋状存在于生物体内, 是重要的遗传信息载体, 并决定着生物的生理活动. 水溶性的阳离子卟啉可与DNA 加合, 在癌症治疗、分子光动力学治疗及分子成像领域有重要应用
[37]
.
DNA 分子中不但有可与金属卟啉配位的含氮碱基, 组成核苷酸的脱氧核糖和磷酸上还有羟基等极性基团, 可以形成氢键、静电相互作用以及疏水作用等, 因此金属卟啉对DNA 的识别研究前景很广. 其作用方式有多 种
[38]
, 大致可分为四类(图1)
[39]
: 阳离子卟啉直接插入
DNA 分子GC 碱基对间进行内相互作用(A); 从外部接近 DNA 分子, 并在富AT 碱基的小沟处与DNA 分子成键(B); 从外部接近DNA 分子, 在富GC 碱基的大沟处与DNA 分子成键(C); 卟啉分子沿着磷酸骨架链形成自堆栈结构(D). 根据所形成的复合物不同的谱学性质, 建立了几种DNA 体外检测的方法[40]
.
图1 金属卟啉识别DNA 分子的四种方式
Figure 1 Four ways of metal porphyrins with DNA
2.1 以阳离子金属卟啉为主体
阳离子金属卟啉对DNA 有特殊的亲和力[41,42]. 具有较小体积的金属卟啉可嵌入B-DNA 的碱基对中成键, 而且不区别碱基对的种类. 若锌卟啉的5, 15位有甲基, 会使其与DNA 加合时产生很大的空间位阻, 因而金属卟啉易于从外部与DNA 分子键合, 且易与低熔点的DNA 分子结合[43]. 继续增大侧链, 位阻效应使金属卟啉倾向于在DNA 分子表面堆积, 从而与DNA 在外部键合[44]. 一种带正电荷的Fe(II)卟啉主体利用侧链的NCH 3与DNA 分子结合, 在低离子强度的溶液中从外部与DNA 分子成键, 在高离子强度时与DNA 分子形成带有化学键的自堆栈结构[45]. Cu(II), Ni(II), Co(II), Mn(III)等金属的卟啉化合物与DNA 的结合是焓驱动的经典相互作用而非疏水效应[46]. 中心金属离子的电负性越强, 吸引周围电子的能力越强, 导致卟啉侧链的正电荷密度越大, 与带有负电荷(磷酸基团)的DNA 分子间的结合效果越好[47]. 除NCH 3外, 五元氮杂环取代的阳离子金属(Mn, Ni, Cu, Zn)卟啉与DNA 有较好的亲和性, 其平衡常数可达106 mol/L [48]. 此结合过程吸热并受熵驱动, 金属离子的种类对识别过程有较大影响.
Ogasawara 等[49]用一种外端连有很多氨基的富电子枝状物(dendrimers)将卟啉与DNA 内相互作用的加合体固定于电极上. 此枝状物所连的氨基越多即结构越复杂(Scheme 4), 与DNA 分子的作用点越多, 固定卟啉- DNA 的能力越强. 这是由于枝状物与DNA 较近的距离有利于两者之间的电荷传递, 从而增强键合能力. 另外, Daniel 小组[50]用阳离子卟啉主体识别了tRNA 及改性的RNA. 他们发现, 卟啉主体与tRNA 三级结构之间的作用力并非简单的静电力或是插层反应, 而是通过疏水作用力与阳离子-π电子相互作用相结合完成的. 2.2 以侧链取代的金属卟啉为主体
多吡啶配合的钌侧链取代的卟啉通过外部相互作用与DNA 分子结合[51]. 此时化合物的LUMO 对结合效果影响很小, 结合主要靠疏水等其它弱相互作用进行. 若不考虑多吡啶配合的钌与DNA 的相互作用, 单纯考虑钌侧链对卟啉的影响, 此类单钌化侧链的卟啉可与小牛胸腺DNA 发生相互作用[52], 并对肝脏RNA 进行识 别[53]. 主体与肝脏RNA 结合后的吸收光谱与主体相比发生了减色和红移现象. 憎水的RNA 单链可与卟啉牢固结合, 并能很好地保护卟啉分子不受极性溶剂干扰. 钴卟啉[54]、
金卟啉[55]和铜卟啉[56]侧链用甲基吡啶取代后能与二重及三重多聚核苷酸或DNA 分子缔合, 其结合位点受未缔合的主体浓度及所加试剂的电荷影响[54], 其平衡常数可达105 L?mol
－1[55]
. 用有机金属硒化物取
代的金属Co(II), Cu(II), Mn(II)卟啉表现为在DNA 外部
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复杂的枝状物
(b)松散的作用 (c)紧密的作用
Scheme 4
成键, 而Zn(II)卟啉却与DNA 发生内相互作用, 主要是由于Zn 卟啉的轴向水分子配位引起的空间效应使卟啉与DNA 强制结合[57]. 另外, 卟啉环上的高电子云密度不利于其插入到DNA 螺旋内部, 带有吡啶基的较长的
烷基侧链有利于主体从外部沿着螺旋方向与DNA 进行π-π堆积, 同时带正电荷的吡啶基还可与DNA 的磷酸盐进行静电相互作用, 形成蔬水复合物, 其稳定常数达105 L?mol
－1 [58]
.
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Tadayuki小组[59]使用侧链取代的卟啉主体对双链RNA和DNA-RNA杂合双链进行了识别. 他们使用CD 光谱对复合物进行了研究, 并发现主体识别双链RNA 主要靠分子间的自堆叠作用和主客体间的外部结合; 而主体对DNA-RNA杂合双链的识别作用主要是靠嵌入作用实现的. 这是由于双链RNA阻止卟啉化合物在碱基平面之间聚集, 所以大的卟啉分子不容易插入到双链RNA中. 这样双链RNA的磷酸基靠得更近, 同时小沟会出现变宽和变浅的趋势, 和阳离子卟啉外部结合有利于中和磷酸基上的负电荷. 而DNA-RNA杂合双链与阳离子卟啉结合时小沟的宽度足以容纳自堆积的卟啉聚集体, 这种作用影响了双链的对称性, 对于卟啉的插入起推动作用.
2.3 以阳离子卟啉二聚体为主体
靠甲基吡啶桥联的阳离子卟啉二聚体[60]在光诱导下产生氧分子, 从而使DNA分子开裂. 二聚体的CD谱图中出现一个正峰和一个负峰, 说明二聚体与DNA既有沟间成键作用又有嵌入内相互作用. 所形成复合物的吸收光谱发生减色和红移, 且荧光强度降低, 因此二聚体与DNA的主要结合方式是外部成键作用. 主要原因是二聚体分子的桥联基团过大, 导致二聚体分子无法进入DNA分子内部成键.
可见, 阳离子卟啉与DNA分子有特殊的结合效果[45,61]. 当侧链取代基较小时, 随着DNA浓度的增加, 卟啉分子依次以在DNA分子外部骨架自堆栈、与DNA 分子密集内相互作用及分散内相互作用三种形式与DNA结合[43]. 当侧链取代基较大时, 由于位阻效应影响, 主体分子倾向于从DNA分子外部沟处靠静电相互作用、疏水作用和金属卟啉轴向配位等作用结合[43～45,51]. 同时, 卟啉主体对双链RNA和DNA-RNA杂合链的识别分别是靠分子间的自堆叠作用和嵌入作用完成的[59]. 卟啉主体对tRNA分子的识别主要是靠疏水作用力与阳离子-π电子相互作用结合完成的[50].
卟啉可以连接三聚氰酸、三聚氰胺等化合物组分, 形成层状主体. 该主体的两个不连续的萼形结构之间的相互作用使其可以作为识别大分子和超分子客体的一种新型主体[62]. Fujimoto等[63]报道了一种由锌卟啉和两侧的氨基嘧啶酮组成的复合物. 该复合物可以进行自组装并形成二聚主体. 由于具有一个大型的空腔, 该主体具有识别多种客体的能力, 还可识别C60. Li等[64]报道了一种由两个锌卟啉经多芳环结构连接形成的分子钳主体. 该主体的两个锌卟啉组分相互平行, 平均相距1.2 nm, 可以稳定地结合C60或C70. 3 本课题组关于Zn卟啉对杂环及药物分子的识别研究
采用半经验AM1和PM3方法及密度泛函理论在B3LYP/STO-3G, B3LYP/3-21G, B3LYP/6-31G及B3L- YP/6-31G(d)基组水平上, 计算超分子复合物的结合能. Gaussian 03程序包[65]中的上述方法曾广泛用来研究富勒烯[66,67]和氢键复合物[68]的结构及发光材料等[69～73]. 以Zn卟啉和Cd卟啉等金属卟啉为主体, 客体为咪唑、吡唑、吡咯、呋喃和噻吩, 改变客体, 考察同一主体对不同客体的识别能力; 改变客体上取代基, 考察稳定化能的变化[70]. 并进一步考察了Zn卟啉对杂环分子1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、噁唑、异噁唑、噻唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑和苯并噻唑及含氮碱基胞嘧啶、鸟嘌呤、尿嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶、核糖及脱氧核糖的识别能力. 此外, 还研究了Zn卟啉主体和10种药物客体分子(卡普托利、布洛芬、阿司匹林、苯扎贝特、维生素B6、甲丙氨酯、烟酸、氨甲环酸、异烟肼、对乙酰氨基酚)及非必须氨基酸的复合物, 进行结构和能量的优化.
结果表明, 金属卟啉对含氮原子或硫原子的有机杂环化合物能较好地进行分子识别, 结合能在0.1～1.7 eV 范围内, 且含配位键的复合物结合能普遍比只含氢键的复合物结合能高. 锌卟啉、镉卟啉及汞卟啉对咪唑的识别效果更好. 三个主体对咪唑、吡唑、吡咯、呋喃、噻吩等杂环客体的结合能力按锌卟啉、镉卟啉、汞卟啉的顺序递增. 客体的氮原子与主体的金属原子所成的配位键与钴卟啉和4-ATP所成的配位键相似. 主体对客体的识别主要靠配位键、氢键、静电相互作用及客体杂环与主体芳环之间的π-π堆积作用来进行. 复合物的紫外光谱主要吸收峰和第一吸收峰与主体相比均发生蓝移. 这一方面是由于氢键的形成使能级差变大; 另一方面第一吸收峰的蓝移现象也与氢键位置有关. 复合物红外光谱中的C—H伸缩振动发生蓝移. 复合物中主体上C原子的化学位移向高场移动, 而客体上与氮原子相连的碳原子化学位移由于电子云密度减小向低场移动.
锌卟啉主体与异烟肼、布洛芬及阿司匹林等药物分子均可以形成Zn—N配位键. 而客体分子中的氧原子更倾向于与主体形成氢键而不是Zn—O配位键. 锌卟啉与药物分子的结合能在0.2～1.8 eV之间, 体系中除配位键存在更多的氢键(图2). 复合物红外光谱中的高频吸收峰与主体相比发生蓝移, 主要依靠氢键识别的复合物由于氢键的叠加作用N—H键吸收峰较强. 复合物中C＝O…H—O氢键的形成使C＝O键的伸缩振动频率降低, 与氢键相联的C—H伸缩振动频率也降低. 在13C
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NMR 谱中, 由于N 原子参与氢键, 复合物中主体上与N 相连的C 原子化学位移向低场移动. 另外, 锌卟啉可以识别非必须氨基酸. 研究发现氨基酸客体的氮原子主要通过轴向配位与锌卟啉上的锌原子结合, 同时氢键也较多地存在于主、客体之间. 客体上的氧原子倾向于与主体形成氢键而氮原子则与主体形成N —Zn 配位键. 锌卟啉可以更好地结合大型或直链型的氨基酸分子如精氨酸. 当锌卟啉识别氨基酸时, 复合物的紫外光谱中主要吸收峰与主体相比发生蓝移, 主体上与氮原子相连的碳原子的化学位移向低场移动
.
图2 锌卟啉识别维生素B 6的优化构型
Figure 2 Ｏptimized geometry of zinc porphyrin with vitamin B 6
4 展望
综上所述, 金属卟啉类配合物对咪唑类杂环分子、药物分子以及DNA 大分子都有识别作用. 基于这一特点, 金属卟啉配合物在癌症治疗、模拟酶分子反应以及分子成像等生物前沿课题中扮演着重要角色. 而研究金属卟啉配合物识别的方法从发射光谱、吸收光谱及CD 谱等实验方法到量子化学计算也是多种多样. 近年来, 量子化学方法模拟分子的结构因能较好地预测其性质而被人们重视. 虽然金属卟啉的识别研究取得了进展, 仍有许多急待解决的难题, 如接近真实地模仿生物体内的化学反应的技术还不成熟, 对于金属卟啉诱导识别DNA 分子的实际反应过程还不清楚等. 预计今后随着新实验领域及量子化学方法的发展及各种研究方法的结合, 金属卟啉识别反应会在生物医疗及生物工业发展方面取得重大突破.
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(Y0809172 Qin, X.)
氨基酸总结
氨基酸的分类及其结构
甘氨酸：无手性C 颉氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸：大脂肪侧链 脯氨酸：唯一成环氨基酸，氨基酸的侧链既与α-碳原子结合又与α-氨基N-原子结合，缺少H-bond donor，无法形成α螺旋结构 苯丙氨酸：侧链有芳香环,疏水氨基酸 络氨酸：酪氨酸的芳香环有一个羟基。与其他氨基酸侧链呈化学惰性相比，酪氨酸的羟基有化学反应性，疏水性弱。 色氨酸：吲哚基团替代丙氨酸侧链的氢原子。吲哚基团有的两个环融合在一起，一个环有NH基团。有NH故疏水性弱。 丝氨酸：侧链有极性但不带电荷。侧链有羟基与脂肪链相连。亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。 苏氨酸：侧链有极性但不带电荷。侧链有羟基与脂肪链相连。亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。有第二个不对称碳原子，但蛋白质的苏氨酸只有一种构型。 天冬酰胺、谷氨酰胺：极性但不带电荷。含酰胺的极性氨基酸 半胱氨酸：极性不带电。结构上类似苏氨酸，但是用巯基替代了羟基。巯基比羟基活泼。一对巯基靠近可以形成二硫键，稳定蛋白质的结构。 赖氨酸：带电荷的氨基酸，高度亲水，侧链长，末端是氨基，在中性pH时侧链末端带正电荷。 精氨酸：带电荷，高度亲水，侧链长，末端是胍基，在中性pH时侧链末端带正电荷。 组氨酸：带电荷，高度亲水，侧链含有咪唑基，咪唑基是芳香环，也能被质子化后带正电荷。咪唑的pKa值接近于6，在中性pH附近的溶液中咪唑基既可以质子化也可以不带电荷，实际情况取决于咪唑基团所在的局部环境。组氨酸常在酶的活性中心。在酶促反应中咪唑环既可以结合质子，有可以释放质子。 天冬氨酸：酸性氨酸。常被称为天冬氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。 谷氨酸：酸性氨酸。常被称为谷氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。 天津理工大学化学化工学院XJC编辑
石墨烯文献检索
《文献检索与科技论文写作》作业 学生姓名 年级专业 班级学号 指导教师职称
目录 第一部分文献查阅练习 (1) 第二部分文献总结练习 (7) 第三部分科技论文图表练习 (8) 第四部分心得体会 (11)
第一部分文献查阅练习 1、黄毅，陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用.中国科学B辑:化学2009年第39卷第9期:887-896 摘要：石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料，其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质.过去几年中，石墨烯已经成为了备受瞩目的国际前沿和热点.在石墨烯的研究和应用中，为了充分发挥其优良性质，并改善其成型加工性(如分散性和溶解性等)，必须对石墨烯进行功能化，研究人员也在这方面开展了积极而有效的工作.但是，关于石墨烯的功能化方面的研究还处在探索阶段，对各种功能化的方法和效果还缺乏系统的认识.如何根据实际需求对石墨烯进行预期和可控的功能化是我们所面临的机遇和挑战.本文重点阐述了石墨烯的共价键和非共价键功能化领域的最新进展，并对功能化石墨烯的应用作了介绍，最后对相关领域的发展趋势作了展望. 关键词：功能化应用 2、胡耀娟,金娟.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用. 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)Acta Phys.-Chim.Sin.,2010,26(8)：2073-2086 摘要：石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质.有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一.本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述,重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。 关键词：制备功能化应用. 3、杨永岗,陈成猛,温月芳.新型炭材料.第23卷第3期 2008年9月：193-200 摘要：石墨烯是单原子厚度的二维碳原子晶体,也是性能优异的新型纳米复合填料。近三年来,石墨烯从概念上的二维材料变成现实材料,在化学和物理学界均引起轰动。通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合
主要基团的红外特征吸收峰
主要基团的红外特征吸收峰 基团振动类型波数（cm-1）波长（μm）强 度 备注 一、烷烃类CH伸 CH伸（反称） CH伸（对称） CH弯（面） C-C伸3000～2843 2972～2880 2882～2843 1490～1350 1250～1140 3.33～ 3.52 3.37～ 3.47 3.49～ 3.52 6.71～ 7.41 8.00～ 8.77 中、 强 中、 强 中、 强 分为反称与对 称 二、烯烃类CH伸 C＝C伸 CH弯（面） CH弯（面外） 单取代 双取代 顺式 反式3100～3000 1695～1630 1430～1290 1010～650 995～985 910～905 730～650 980～965 3.23～ 3.33 5.90～ 6.13 7.00～ 7.75 9.90～ 15.4 10.05～10.15 10.99～11.05 13.70～15.38 10.20～10.36 中、 弱 中 强 强 强 强 强 C＝C＝C为 2000～1925 cm-1 三、炔烃类CH伸 C≡C 伸 CH弯（面） CH弯（面外） ～3300 2270～2100 1260～1245 645～615 ～3.03 4.41～ 4.76 7.94～ 8.03 15.50～16.25 中 中 强 四、取代苯类CH伸 泛频峰 骨架振动（ C C= ν） CH弯（面） CH弯（面外）3100～3000 2000～1667 1600±20 1500±25 1580±10 1450±20 1250～1000 910～665 3.23～ 3.33 5.00～ 6.00 6.25± 0.08 6.67± 0.10 6.33± 0.04 变 弱 强 三、四个峰，特 征 确定取代位置
石墨烯的制备方法概述
石墨烯的制备方法概述 1物理法制备石墨烯 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料，通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得,操作相对简单，合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。 1.1机械剥离法 机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法，即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热 解石墨上剥离并观测到单层石墨烯，验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下：首先利用氧等离子在1mm厚的高 定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20μm —2mm、5μm的微槽后，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上， 再用透明胶带反复撕揭，然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 但是这种方法存在一些缺点，如所获得的产物尺寸不易控制，无法可靠地制备出长度足够的石墨烯，因此不能满足工业化需求。
1.2取向附生法—晶膜生长 PeterW.Sutter等使用稀有金属钌作为生长基质，利用基质的原子结构“种”出了石墨烯。首先在1150°C下让C原子渗入钌中，然后冷却至850°C，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，在整个基质表面形成镜片形状的单层碳原子“孤岛”，“孤岛”逐渐长大，最终长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖率达80%后，第二层开始生长，底层的石墨烯与基质间存在强烈的交互作用，第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离，只剩下弱电耦合，这样制得了单层石墨烯薄片。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响制得的石墨烯薄片的特性。 1.3液相和气相直接剥离法 液相和气相直接剥离法指的是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至1000°C以上把表面含氧基团除去来获取)加在某种有机溶剂或水中，借助超声波、加热或气流的作用制备一定浓度的单层或多层石墨烯溶液。Coleman等参照液相剥离碳纳米管的方式将墨分散在N-甲基-吡咯烷酮(NMP)中，超声1h后单层石墨烯的产率为1%，而长时间的 超声(462h)可使石墨烯浓度高达1.2mg/mL。研究表明，当溶剂与石墨烯的表面能相匹配时，溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡剥离石墨烯所需的能量，能够较好地剥离石墨烯
乙酰半胱氨酸分析
乙酰半胱氨酸颗粒
1性状 本品应为可溶性细颗粒；气芳香，味酸甜。 1.2鉴别 (1)取本品适量（约相当于乙酰半胱氨酸0.2g），加水20ml溶解，用1mol/L 氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，并用水稀释至40ml,作为供试品溶液；另取乙酰半胱氨酸对照品0.2g，同法制备作为对照品溶液。照薄层色谱法（附录ⅴB）试验，吸取上述两种溶液各5μl，分别点于同一硅胶G薄层板上，以正丁醇-冰醋酸-水（4:1:5）混合并平衡10分钟的上层液为展开剂，展开后，取出，在热气
流下吹干，再于碘蒸气中显色，供试品溶液所显主斑点的位置和颜色应与对照品溶液的主斑点相同。 （2）HPLC法：在含量测定项下记录的色谱图中，供试品溶液主峰的保留时间应与对照品溶液主峰的保留时间一致。 以上（1）、（2）两项可选做一项。 1.3 检查 酸度 检查方法：取本品，加水制成10%的溶液，依法测定（2010年版二部附录ⅥH），pH值应为2.0～3.0。 干燥失重 检查方法：取本品，在70℃干燥4小时，减失重量不得过2.0%（2010年版二部附录ⅧL）。 溶化性 检查方法：取供试品10g,加热水200ml，搅拌5分钟，可溶颗粒应全部溶化或轻微浑浊，但不得有异物。 装量差异 检查方法：应符合规定（2010年版二部附录ⅠN颗粒剂-装量差异）。 有关物质 检查方法：HPLC法 色谱条件：色谱柱：C18 流动相：硫酸铵缓冲液（取硫酸铵5.00g、庚烷磺酸钠4.04g， 用水稀释至1000ml，用7mol/L的盐酸溶液调节pH值至 2.0）：甲醇（93：7） 柱温：30℃检测波长：205nm 流速：1.0ml/min 进样体积：10μl 理论塔板数：按乙酰半胱氨酸峰计算不低于1000。 测定法：取含量测定项下的细粉适量（约相当于乙酰半胱氨酸25mg），精密称定，置50ml量瓶中，加流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，滤过，作为供试品溶液；精密量取供试品溶液1ml，置100ml量瓶中，用流动相稀释至刻度，摇匀，
氨基酸的侧链保护基团.doc
氨基酸的侧链保护基团 氨基酸 侧链官能团 保护基 保护基结构式 保护基脱除条件 Asp/ Glu OH O OtBu O O 90%TFA ，30min OAll O O Pb(Ph 3P)4-AcOH-NMM ；Pb(Ph 3P)4-PhSiH 3 in DCM ， 10-30min Asn/ Gln NH 2O Trt N H 90%TFA ，30-60min Cys SH Trt S 90%TFA ，30-60min Acm S N H O Hg(Ⅱ)；Ag(Ⅰ)； Tl(Ⅲ)； Ph （SO ）Ph-CH 3SiCl 3 tBu S HF （20℃）；Hg(Ⅱ)； Ph （SO ）Ph-CH 3SiCl 3 StBu S S RSH ，Bu 3P Other reducing agents
Mmt 0.5-1%TFA in DCM-TES （95：5），30min ； 3%TFA ，5-10min Tmob MeO OMe OMe 5%TFA-3% TES in DCM His NH N τπ Trt N τ 50%TFA in DCM ，30min Lys/ Orn NH 2 Boc N H O 90%TFA ，30-60min Alloc O N H O Pb(Ph 3P)4（0.1eq ）-PhSiH 3 （24eq ）in DCM ，10min Mtt N H 1%TFA in DCM ，30min ； AcOH-TFE-DCM(1:2:7) Dde 2%水合肼 in DMF ， 5-10min Ser/ OH tBu O 90%TFA ，30min
乙酰半胱氨酸片
乙酰半胱氨酸片 【药品名称】 通用名称：乙酰半胱氨酸片 英文名称：Acetylcysteine T ablets 【成份】 N-乙酰基-L-半胱氨酸。 【适应症】 0.2g:用于治疗以粘稠分泌物过多为特点的急性支气管炎、慢性支气管炎、支气管扩张症等。 0.6g:用于分泌大量粘稠痰液的慢性阻塞性肺病（COPD）、慢性支气管炎（CB）、肺气肿（PE）等慢性呼吸系统感染的祛痰治疗。 【用法用量】 0.2g: 口服。 成人常用量:每次200mg，每日3次。 儿童常用量:每次100mg，每日2-4次，依年龄酌情增减。 急性病症的疗程为5～10天。慢性病症的患者遵医嘱可延长服用期。 0.6g: 成人:口服，一次1片(600mg)，一日1-2次，或遵医嘱。 【不良反应】 本品口服偶尔发生恶心、呕吐、上腹部不适、腹泻、咳嗽等不良反应，一般减量或停药即缓解。罕见皮疹和支气管痉挛等过敏反应。 【禁忌】
对乙酰半胱氨酸过敏者禁用。 【注意事项】 1.支气管哮喘患者慎用，如使用在治疗期间应密切观察病情，如有支气管痉挛发生应立即终止治疗。 2.有消化道溃疡病史者慎用。 3.本品与铁、铜等金属及橡胶、氧气、氧化物接触可发生不可逆性结合而失效，应避免接触。 4.肝功能不全患者本品血药浓度增高、消除t1/2延长，应适当减量。 【特殊人群用药】 儿童注意事项： 本品仅用于成人。 妊娠与哺乳期注意事项： 动物实验表明，本品没有致畸作用。尚缺乏孕妇及哺乳期妇女的用药资料，因此孕妇不主张使用，治疗期间不推荐哺乳。 老人注意事项： 老年患者伴有严重呼吸功能不全者慎用。 【药物相互作用】 1 应避免与酸性较强药物合用，后者可使本品作用明显降低。 2 不可与活性炭同服，同服时本品54.6%～96.2%被活性炭吸附 3 本品能降低青霉素、头孢菌素、四环素等的药效，不宜混合或同服，必要时可间隔4小时交替使用。 4 本品与碘化油、糜蛋白酶、胰蛋白酶配伍禁忌。 5 本品能增加金制剂的排泄。 6 本品可与支气管扩张剂和血管收缩剂等药物合用。
石墨烯的制备及评价综述
石墨烯的制备及评价综述 摘要：近年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的电学性能和热学性能, 在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障。通过大量引用参考文献, 简要了解石墨烯的应用方面，并综述石墨烯的几种制备方法: 物理方法(微机械剥离法、液相或气相直接剥离法)与化学法(化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化?还原法)[1]。通过分析比较各种制备方法的优缺点, 对几种方法进行评价，并指出了自己的看法。 关键词：石墨烯制备方法综述 中图分类号：O613 文献标识码：A Preparation and Application of Graphene Abstract: Graphene has attracted much interest in recent years due to its unique and outstanding properties. Different routes to prepare graphene have been developed and achieved. Brief introduction of application of graphene is given in this article. Preparation methods of graphene used in recent years are intensively introduced, including micromechanical cleavage, chemical vapor deposition, liquid/gasphase-based exfoliation of graphite, epitaxial growth on an insulator, chemical reduction of exfoliated graphene oxide, etc. And their advantages and shortcomings are further discussed in detail. I have also given my own opinion by the end of this article. Key words: graphene; preparation; overview 正文 2010年10月5日，英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获得2010年诺贝尔物理学奖。一时间，石墨烯成为科学家们关注的焦点。石墨烯以其独特的结构，以及其优越的电学性能和导热性能，在物理、化学以及材料学界引起了广泛的研究兴趣。 石墨烯或称纳米石墨片，是指一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子薄膜，它是由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。简单地说，它是单原子层的石墨晶体薄膜，其晶格是由碳原子构成的二维六角蜂窝结构。其厚度为0.34nm，是二维纳米结构。它是其他石墨材料的基本组成。当包裹起来的时候，就组成富勒烯。同时，他也是另一种重要材料――碳纳米管的组成，碳纳米管就是由这种结构卷曲构成的。三维的石墨则是有许多的石墨烯层叠而成。[2]
主要基团的红外特征吸收峰
主要基团的红外特征 吸收峰
主要基团的红外特征吸收峰 基团振动类型波数（cm-1）波长 （μm）强 度 备注 一、烷烃类CH伸 CH伸（反 称） CH伸（对 称） CH弯（面内） C-C伸3000～2843 2972～2880 2882～2843 1490～1350 1250～1140 3.33～ 3.52 3.37～ 3.47 3.49～ 3.52 6.71～ 7.41 8.00～ 8.77 中、 强 中、 强 中、 强 分为反称与对 称 二、烯烃类CH伸 C＝C伸 CH弯（面内） CH弯（面外） 单取代 双取代 顺式 反式3100～3000 1695～1630 1430～1290 1010～650 995～985 910～905 730～650 980～965 3.23～ 3.33 5.90～ 6.13 7.00～ 7.75 9.90～ 15.4 10.05～10.15 10.99～11.05 13.70～15.38 10.20～10.36 中、 弱 中 强 强 强 强 强 C＝C＝C为 2000～1925 cm-1 三、炔烃类CH伸 C≡C 伸 CH弯（面内） CH弯（面外） ～3300 2270～2100 1260～1245 645～615 ～3.03 4.41～ 4.76 7.94～ 8.03 15.50～16.25 中 中 强 四、取代苯类CH伸 泛频峰 骨架振动 （C C= ν） CH弯（面内） CH弯（面外）3100～3000 2000～1667 1600±20 1500±25 1580±10 1450±20 1250～1000 910～665 3.23～ 3.33 5.00～ 6.00 6.25±0.08 6.67±0.10 6.33±0.04 6.90±0.10 8.00～ 10.00 10.99～15.03 变 弱 强 三、四个峰， 特征 确定取代位置
综述石墨烯的制备与应用
半导体物理课程作业 石墨烯的制备与应用（材料）
目录 一、石墨烯概述 (2) 二、石磨烯的制备 (3) 1、机械剥离法 (3) 2、外延生长法 (5) 3、化学气相沉积法 (6) 4、氧化石墨-还原法 (6) 5、电弧法 (9) 6、电化学还原法 (9) 7、有机合成法 (10) 三、石墨烯的应用 (11) 1、石墨烯在电子器件领域的应用 (11) 1.1 石墨烯场效应晶体管 (11) 1.2 石墨烯基计算机芯片 (12) 1.3 石墨烯信息存储器件 (13) 2、石墨烯在能源领域的应用 (14) 2.1 石墨烯超级电容器 (14) 2.2 锂离子电池 (15) 2.3 太阳能电池 (16) 2.4 储氢/甲烷器件 (17) 3、石墨烯在材料领域的应用 (18) 3.1 特氟龙材料替代物 (18) 3.2 石墨烯聚合物复合材料 (18) 3.3 光电功能材料 (19) 4、石墨烯在生物医药领域的应用 (20) 4.1 基于氧化石墨烯的纳米载药体系 (20) 4.2 氧化石墨烯对DNA/基因/蛋白的选择性检测 (21) 4.3用于生物成像技术 (23) 4.4 石墨烯在肿瘤治疗方面的应用 (23) 四、总结及展望 (24) 参考文献 (25)
一、石墨烯概述 碳广泛存在于自然界中，是构成生命有机体的基本元素之一。碳基材料是材料界中一类非常具有魅力的物质，从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨；从零维纳米结构富勒烯到一维碳纳米管无不给人们带来炫丽多彩的科学新思路。而二维碳基材料石墨烯的发现，不仅极大地丰富了碳材料的家族，而且其所具有的特殊纳米结构和性能，使得石墨烯无论是在理论还是实验研究方面都已展示出了重大的科学意义和应用价值，从而为碳基材料的研究提供新的目标和方向。 碳的晶体结构—石墨和金刚石(三维)是自然界中最早为人们熟知的两种碳同素异构体，因化学成键方式不同而具有截然相反的特性。1985年，一种被称为“巴基 (零维)被首次发现，三位发现者于11年后, 即1996年获诺贝尔球”的足球形分子C 60 化学奖。1991年，由石墨层片卷曲而成的一维管状结构: 碳纳米管被发现，发现者饭岛澄男(Sumio Iijima)于2008年获卡弗里纳米科学奖。石墨烯(Graphene)是只有一个原子层厚的单层石墨片，是石墨的极限形式。作为碳的二维晶体结构, 石墨烯的出现最终为人类勾勒出一幅点、线、面、体(从零维到三维)相结合的完美画面(图1)。 图1 碳的晶体结构 石墨烯作为一种独特的二维晶体，有着非常优异的性能：具有超大的比表面积，理论值为2630m2/g；机械性能优异，杨氏模量达1.0TPa；热导率为5300W·m-1·K-1，是铜热导率的10多倍；几乎完全透明，对光只有2.3%的吸收；在电和磁性能方面具有很多奇特的性质，如室温量子霍尔效应、双极性电场效应、铁磁性、超导性及高
2021年主要基团的红外特征吸收峰
主要基团的红外特征吸收峰 欧阳光明（2021.03. 07） 基团振动类型波数（cm- 1） 波长 （μm） 强度备注 一、烷烃类CH伸 CH伸（反 称） CH伸（对 称） CH弯（面内） C-C伸3000～2843 2972～2880 2882～2843 1490～1350 1250～1140 3.33～3.52 3.37～3.47 3.49～3.52 6.71～ 7.41 8.00～8.77 中、 强 中、 强 中、 强 分为反称与对 称 二、烯烃类CH伸 C＝C伸 CH弯（面内） CH弯（面外） 单取代 双取代 顺式 反式3100～3000 1695～1630 1430～1290 1010～650 995～985 910～905 730～650 980～965 3.23～3.33 5.90～ 6.13 7.00～7.75 9.90～15.4 10.05～ 10.15 10.99～ 11.05 13.70～ 15.38 10.20～ 10.36 中、 弱 中 强 强 强 强 强 C＝C＝C为 2000～1925 cm-1 三、炔烃类CH伸 C≡C 伸 CH弯（面内） CH弯（面外） ～3300 2270～2100 1260～1245 645～615 ～3.03 4.41～4.76 7.94～8.03 15.50～ 16.25 中 中 强 四、取代苯类CH伸 泛频峰 骨架振动 （） CH弯（面内） CH弯（面外）3100～3000 2000～1667 1600±20 1500±25 1580±10 1450±20 1250～1000 910～665 3.23～3.33 5.00～ 6.00 6.25±0.08 6.67±0.10 6.33±0.04 6.90±0.10 8.00～ 10.00 10.99～ 15.03 变 弱 强 三、四个峰， 特征 确定取代位置
乙酰半胱氨酸
乙酰半胱氨酸—鸡呼吸道病的高效药品名 N-乙酰半胱氨酸、富露施、痰易净、易咳净、莫咳粉 性状白色结晶性粉末,有类似蒜的臭气,味酸,有引湿性。在水或乙醇中易溶。 熔点101--107℃。 药理作用 1、乙酰半胱氨酸系粘痰溶解剂,具有较强的粘痰溶解作用。其分子中所含巯 基(-SH)能使痰中糖蛋白多肽链中的二硫键(-S-S-)断裂,降低痰的粘滞性,并使之液化。本品还能使脓性痰中的DNA纤维断裂,故不仅能溶解白色粘痰而且也能溶解脓 性痰。 2、乙酰半胱氨酸为还原型谷胱甘肽(GSH)的前体,属体内氧自由基清除剂,能 刺激谷胱甘肽(GSH)合成,增强GSH-S-基转移酶的活性,促进解毒以及对氧自由基反 应的直接作用,。 适应症: 1、适应于以粘稠分泌物过多为特征的呼气道感染:急性支气管、慢性支气管 炎及其重症,肺气肿、支气管扩张和粘稠物阻塞症等。 2、适用于对各种原因所致肝功能衰竭的治疗; 研究分析 针对乙酰半胱胺酸的应用研究表明,本品具有广泛的应用价值,主要集中在以 下几个方面: 1、呼吸系统:针对浓痰、粘痰、稠痰等具有明显的清除作用;乙酰半胱胺酸联 合氨溴索应用具有协同祛痰作用;乙酰半胱氨酸对肺炎、气管炎、肺阻塞效果显著;
2、肝脏:乙酰半胱氨酸是体内游离巯基的组成部分,既可补充体内谷胱甘肽, 又具有清除自由基、保护细胞的作用。而谷胱甘肽具有解毒、调节免疫等多种功效;乙酰半胱氨酸对肝炎、肝衰竭效果显著,临床应用优于谷胱甘肽; 3、本品对内毒素血症、炎症性反应、药物中毒效果显著; 4、本品对心血管系统、免疫系统等同样具有重要意义; 鸡病应用 乙酰半胱氨酸主要用于以下疾病: 1、支原体肺炎、气管炎、气囊炎、支气管阻塞性肺炎;本品可清除炎症性渗 出物、自由基、粘痰、稠痰等,恢复气道呼吸畅通; 乙酰半胱氨酸+泰妙菌素、替米考星、阿奇霉素等:治疗支原体肺炎; 乙酰半胱氨酸+阿莫西林钠克拉维酸钾等:治疗大肠杆菌、肺炎链球菌、嗜血 杆菌等G-,G+性细菌性肺炎; 乙酰半胱氨酸+利福平:治疗结核性肺炎; 乙酰半胱氨酸+七青原液:治疗支气管堵塞(乙酰半胱氨酸将“牛皮痰”溶解, 七青原液促进其吸收); 2、心包积液肝炎综合症、包涵体肝炎、肝肿大於血等,用于鸡肝脏病变的治疗,修复肝细胞、恢复肝脏功能;乙酰半胱氨酸+VC等可用于肝炎、肝衰竭等肝脏病变的治疗。 乙酰半胱氨酸+七青原液+党参、麦冬、沙参、葶苈子、五味子、茯苓、丹参 等治疗心包积液
石墨烯材料的研究进展论文
石墨烯材料的研究进展 摘要：石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。由于其独特的结构 和新奇的物化性能，在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力，已成为纳米复合材料研究的热点。综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展，并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。 关键词：石墨烯；纳米复合材料；制备；应用 1，材料的基本情况 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有６０多年的历史，一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。２００４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了传统理论，使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯的结构非常稳定。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。石墨烯是构成石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管 石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜，人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料，据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚度约100 纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂，石墨烯是世界上导电性最好的材料。 常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 2，最热的应用合成 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域． 根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。最小最快石墨烯晶体管。2011年4月7日IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，该产品每秒能执行1550亿个循环操作，比之前的试验用晶体管快50%。 石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面，由
N_乙酰半胱氨酸的作用机制及在肝病中的应用
[8] Kin H,Zhao ZQ,Sun HY,et al .Postconditioning attenuates myocardial ische mia -reperfusion injury by inhibiting events in the early mi nutes of reperfusion[J].Cardiovasc Res,2004,62(1):74-85. [9] Yang XM,Proctor JB,Cui L,e t al .Multiple,brief coronary occlus ions duri ng early reperfusion protec t rabbit hearts by targeti ng cell signaling pathways[J].A m Coll Cardiol,2004,44(5):1103-1110. [10] Halkos ME,Kerendi F,Corvera J S,et al .Myocardi al protection with pos tconditioning i s not enhanced by ischemic preconditioning[J ].Ann Thorac Surg,2004,78(3):961-969. [11] Darling C,M aynard M ,Prz yklenk K.Pos-t condi ti oni ng via s tuttering reperfusion li mits myocardial i nfarct size in rabbit heart[J].A m J Phys -iol Heart Circ Physiol,2005,289(4):1618-1626. [12] Yang X M ,D owney J M ,Cohen MV.Postcondi ti oni ng c s protection is not dependent on circulating blood factors or cells but requi res PI 3 -kinase and guanylyl cyclase activati on[J].Basic Res Cardi ol,2005,100(1):57-63. [13] Ki n H,Lofye MT,A mers on BS,e t al .Cardioprotection by /postcond-i tioni ng 0is mediated by increased re tenti on of endogenous intravascular adenosi ne and activation of A2a receptors during reperfus ion[J].Circu -lation,2004,110(Suppl ó):168. [14] Hausenloy DJ,Yellon DM.New directions for protecting the heart agai nst i schaemi a -reperfusion injury:targeting the Reperfusion Injury Salvage Ki nase (RISK)-pathway [J].Cardiovasc Res,2004,61(3):448-460. [15] Hausenloy DJ,Tsang A,Mocanu MM,e t al .Ischemic preconditioning protects by acti vating prosurvi val kinas es at reperfusion[J].Am J Phys -iol Heart Circ Physiol,2005,288(2):971-976. [16] Philipp SD,Downey J M,Cohen MV.Pos tconditioning mus t be ini ti ated in les s than 1mi nute foll owing reperfusion and is dependent on ade -nosine receptors and P13-kinase [J].Ci rculation,2004,110(Suppl ó):168. [17] Tsang A,Haus enloy DJ,M ocanu M M ,et al .Pos tconditioning:a form of /modified reperfusion 0protec ts the myocardium by activating the phos -phatidyli nositol 3-kinase -Akt pathway [J ].Ci rc Res,2004,95:230-232. [18] Argaud L,Gateau -Roesch O,Rai sky O,et al .Pos-t condi tioni ng inhibits mitochondrial permeability transi tion [J].Ci rculation,2005,111:194-197. [19] Krolikowski J G,Bi enengraeber M,Kers ten J R.Morphine enhances is ofl urane -induced pos tconditi oning agains t myocardial i nfarction:the role of phosphati dylinosito-l 3-kinas e and opioid receptors in rabbits [J].Anesth Analg,2005,101(4):942-949. [20] Kerendi F,Kin H,Halkos ME,e t al .Remote postcondi ti oning:Brief re -nal ischemia and reperfusion applied before coronary artery reperfusion reduces myocardial i nfarct size via endogenous activati on of adenosine receptors[J].Basic Res Cardi ol,2005,100(5):404-412. 收稿日期:2006-03-27 修回日期:2006-11-15 N -乙酰半胱氨酸的作用机制及在肝病中的应用 乔 玲,李亚明(综述),段钟平(审校) (首都医科大学附属北京佑安医院人工肝中心,北京100069) 中图分类号:R512.6 文献标识码:A 文章编号:1006-2084(2007)01-0039 -03 摘要:N -乙酰半胱氨酸是细胞内还原性谷胱甘肽的前体,是一种含有巯基的抗氧化剂。本文主要综述了N -乙酰半胱氨酸作用机制及在肝病中的应用,包括其在醋氨酚中毒、重型肝炎与肝衰竭、抗乙型肝炎病毒等方面的治疗作用,说明N -乙酰半胱氨酸是一种有广泛应用潜力的药物。 关键词:N -乙酰半胱氨酸;作用机制;肝病;临床应用 N -acetylcysteine about its Mechanism of Action and Application in Liver Diseases Q IAO Ling ,LI Ya -ming ,DU AN Zhong -ping .(Center o f Arti ficial Live r ,Bei jing Youan Hospital ,The Capital U niversit y o f Me di -cal Sc ince s ,Bie jing 100069,China ) Abstract :N -acetylcys teine,a precursor of glutathione i n cells,is a thiol antioxidant.This article mainl y revie w ed its recent progress in mechanis m of ac tion and its applications in liver dis eas es including paraceta -mo-l induced toxicosis,severe hepati tis and hepatic failure,ant-i HBV and so on,which showed that N -acety-l cysteine is medicament with wide application potential. Key words :N -acetylc ys teine;Mechanis m of action;Liver diseases;Clinical application N -乙酰半胱氨酸(N -acetylcysteine,NAC)由L -半胱氨酸加上乙酰基形成,是细胞内还原性谷胱甘肽的前体。在临床上它主要作为一种黏液溶解剂用于多种呼吸系统疾病的治疗,迄今已有30多年的历史。随着对该药认识的不断深入,发现它在治疗艾滋病、癌症、药物及重金属中毒、心脏病、帕金森病 以及吸烟损害等方面均具有明显的作用[1] 。由于NAC 对肝脏细胞具有保护作用,其静脉和口服制剂广泛用于治疗醋氨酚(对乙酰氨基酚)中毒所致的肝脏毒性损伤,近年来国内外临床研究证明应用NAC 不仅可以治疗醋氨酚过量引起的肝衰竭,对其他病因引起的肝衰竭也显示良好疗效。现就NAC 在机体内作用机制及其在治疗肝病中的应用进展综述如下。1 NAC 的作用机制 1.1 NAC 可提高机体内谷胱甘肽含量 谷胱甘肽(glutath-i one,GS H)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽,半胱氨酸上的巯基是其活性基团,GSH 具有解毒、抗氧化等多种重要功能。NAC 作为小分子物质,易于进入细胞,脱乙酰基后成为GS H 合成的前体,促进GSH 的合成,提高组织内GS H 含量,增强组织的抗自由基及抗药物、 毒物损伤的能力。体外实验证实细胞在含有NAC 的生长介质中有很强的摄取胱氨酸的能力,并很快利用其在细胞内进行GS H 的生物合成[2]。体内实验中发现NAC 能提高红细胞、肝脏组织和肺组织中细胞内的GSH 水平[2]。NAC 提高体内GS H 含量的作用可以解释其在多种疾病过程中的保护作用。 1.2 NAC 对一氧化氮的产生及其合 酶活性的影响 一氧化氮(nitric oxide,NO)是脂溶性气体物质,体内NO 主要由NOS 催化L -精氨酸生成。它是有细胞毒性作用的分子,是组织损伤的诱发因子和各种病变的增强因子,同时它又是生物体多个部位的信号分子,是先天性免疫应答的调节性效应分子,作为一种信息传递物质维持正常的生理功能。NO 的这种双重性在人体的病理和生理过程中及在肝脏疾病的发生与治疗中具有重要作用[3]。 NAC 在体内能作为一氧化氮分子载体并增加NO 的生物利用度,发挥NO 生理效应,促进收缩的微循环血管扩张,有效增加血液对组织氧输送和释放,纠正组织缺氧,防止细胞进一步坏死。这一效应认为是由于NAC 能激活体内鸟苷酸环化酶,升高血浆环磷酸鸟苷酸(cGMP)水平[4]。NAC 的NO 效应尚表现在抑制血小板凝集,防止粘连,对内毒素及其导致肝非实质细胞释放的细胞因子、肿瘤坏死因子、白三烯类、白细胞介素-1、白细胞介素-6、血小板活化因子、超氧阴离子及过氧化氢等的抑制作用。 1.3 NAC 的抗生物氧化作用 NAC 分子中含有活性巯基
氨基酸的保护
保护氨基酸：是指氨基酸的功能基团与其它基团反应而封闭了氨基酸功能基 团活性的氨基酸衍生物，都能叫保护氨基酸。包括a氨基和羧基，以及侧链功能基团。 氨基保护基的选择策略: 选择一个氨基保护基时，必须仔细考虑到所有的反应物，反应条件及所设计的反应过程中会涉及的底物中的官能团。 最好的是不保护. 若需要保护,选择最容易上和脱的保护基,当几个保护基需要同时被除去时，用相同的保护基来保护不同的官能团是非常有效。要选择性去除保护基时，就只能采用不同种类的保护基。 要对所有的反应官能团作出评估，确定哪些在所设定的反应条件下是不稳定并需要加以保护的，选择能和反应条件相匹配的氨基保护基。 还要从电子和立体的因素去考虑对保护的生成和去除速率的选择性 如果难以找到合适的保护基，要么适当调整反应路线使官能团不再需要保护或使原来在反应中会起反应的保护基成为稳定的；要么重新设计路线，看是否有可能应用前体官能团（如硝基等）；或者设计出新的不需要保护基的合成路线。 Ⅰ氨基酸的保护基（保护羧基） （一）叔丁基tBu - (tert-butyl) ester 标准保护程序： 在N-保护的氨基酸的溶液中，加入DMAP（0.5当量）和叔丁醇（1.2当量）在干燥的DCM （DCM是一氧化二碳？），0℃在惰性气氛下，加入EDCI（1.1当量），并搅拌2小时。然后将混合物在室温下，搅拌直到TLC通过（通常是14小时），在真空下浓缩。将残余物再溶解在乙酸乙酯中，用水萃取两次，然后用饱和碳酸氢钠水溶液萃取两次。将有机溶液干燥（硫酸镁）并真空浓缩。如果必要将残留物通过快速色谱法（SiO）纯化。 脱保护： 将该化合物溶解在甲酸中在室温下搅拌直至反应完成（TLC通过）（通常是12小时）。然后将溶液浓缩，并重复加入甲苯浓缩数次。如有必要，可以将所得残余物通过快速色谱法（SiO）进行纯化。 (二）苄基Bn - (benzyl) ester 标准保护程序： 氨基酸在惰性气氛下搅拌用无水THF和O的苄基N，N'-diisopropylisourea（见文献进行合成）在室温下，直到完成通过TLC（通常为2天）。将混合物冷却至-20℃，并过滤。将滤液真空浓缩，并在必要时通过快速色谱法（SiO）纯化。 去除 氨基酸衍生物溶解在1:1的甲醇：叔丁醇和Pd（OH）2-C在氢气气氛下加入。将混合物搅拌，直到完全通过TLC（通常>3小时），然后过滤并浓缩。将所得残余物然后可以通过快