新型杂合四烯光控分子开关的设计合成与性能测试
高睿, 周颖, 胡一凡, 陈思远, 徐首红, 罗千福, 张文清
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310050
围绕分子开关及聚集诱导发光的科研热点领域进行本科教学实验设计,将光致变色二芳烯巧妙嵌合于具有聚集诱导发光性能的四芳烯体系中,制备得到兼具变色和发光功能的新型杂合四芳烯光控荧光分子开关,科教融合,将科研前沿引入到本科实验教学。从物质的制备、分离提纯、结构表征和性能测试等方面进行了综合实验探索。本实验分子设计简练新颖,内容丰富,现象明显,在综合运用和巩固本科学习的基本理论和基本操作的基础上,激发学生的科研兴趣,培养团结协作和突破创新的科学精神。
关键词: 光致变色, 聚集诱导发光, 荧光分子开关, 本科实验教学
一锅多组分反应选择性合成二基甲胺和三基甲烷——推荐一个有机化学综合实验
王一诺, 王思然, 赵奕龙, 徐大振
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401063
本文介绍了一个有机化学综合实验,实验以水杨醛、苯硼酸和芳胺为反应底物,通过芳胺上取代基控制亲核性选择性地制备二芳基甲胺和三芳基甲烷,并利用核磁共振氢谱(1H NMR)和碳谱(13C NMR)对产物结构进行表征。本实验与理论知识相结合,启发学生进行机理方面的思考,帮助他们开拓知识视野,更好地树立“绿色化学”理念和环保意识。
关键词: 多组分反应, 苯胺, 苯硼酸, 绿色化学
酚类衍生物作为基自由基前体参与的高选择性反应进展
曹中艳, 金胜男, 王玉霞, 陈依漪, 孔宪强, 徐元清
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405186
酚是年产超千万吨的廉价化工原料,广泛应用于有机合成中的各类重要转化。大学基础化学中关于酚类化合物反应类型的介绍主要是富电子芳环和酚羟基氧上的取代反应,两类产物中均保留了酚的惰性C―O键。为进一步拓展酚类化合物的应用价值,人们通过在酚氧原子上引入不同活化基,借助金属催化打断C―O键,实现了各类高效的脱氧偶联反应。然而,该策略的反应条件通常较为苛刻,并且可能导致产物中有金属残留,限制了其在制药等领域的广泛应用。为挑战上述难题,化学家们发现利用光、电等手段,在温和条件下可将酚的一些简单衍生物通过C―O键的选择性断裂产生芳基自由基。借助芳基自由基的高反应活性和选择性,实现一些新颖和高效的化学转化,为酚的合成应用提供新的策略和方法。本文介绍了利用酚的三氟甲基磺酸酯、磷酸酯和碳酸酯等作为芳基自由基前体的挑战和难点,以及如何实现一些精细化学品精准构建的最新研究进展,期望可以为学有余力的同学们拓宽知识面。
关键词: , 惰性C-O键, 选择性断裂, 芳基自由基, 光合成, 电合成
铜催化氧化偶联反应合成基砜类化合物——适合本科生的基础探究教学实验
江黎黎, 郑少瑜, 刘雪娇, 谢小敏
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202408004
过渡金属催化偶联反应是非常重要的现代有机合成方法,但由于一些反应条件及催化剂的价格限制,尚未在本科实验教学中大规模推广。为了让学生切身体会现代有机化学的发展及绿色化学理念,我们设计了一个反应条件温和、操作步骤简单、原料及催化剂廉价易得的过渡金属催化偶联反应——铜催化芳基硼酸与烷基亚磺酸盐的氧化偶联反应合成芳基砜类化合物。以醋酸铜和N-甲基咪唑为催化剂、空气作为氧化剂,催化4-乙酰基苯硼酸及甲基亚磺酸钠的偶联反应,以中等产率得到4-甲砜基苯乙酮。本实验包括无水实验操作、微量试剂的称量及加料、薄层色谱及旋转蒸发技术、熔点测定等实验操作。此外,本实验可以拓展为探究实验,让学生初步学习有机合成实验研究方法及数据处理、分析方法,了解过渡金属催化有机反应中主要的影响因素,培养学生科学研究的思维,提高学生的综合化学素养。本实验已经在本科生实验教学中进行了验证。
关键词: 过渡金属催化偶联反应, 铜催化氧化偶联反应, 芳基砜类化合物, 基础实验教学, 探究实验教学
Syntheses, crystal structures and Hirshfeld surface analyses of three 3-pyridazinyl-substituted triaryltriazoles and their Cu(Ⅱ) complexes
Ran ZHUANG, Xinru WANG, Ruwei SHEN, Dunru ZHU
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260136
Three new 3-pyridazinyl-substituted triaryltriazoles, 4-(4-R-phenyl)-3-(2-pyridyl)-5-(3-pyridazinyl)-1,2,4-triazole (L1: R=OCH3; L2: R=H; L3: R=F) and their Cu(Ⅱ) complexes, trans-[Cu(L1)2(NO3)2]·H2O (1), trans-[Cu(L2)2(NO3)2] (2) and trans-[Cu(L3)2(H2O)2](NO3)2 (3), have been synthesized and characterized by FTIR, 1H NMR, elemental analysis and single crystal X-ray crystallography. Crystal structure analyses reveal that the supramolecular trimer (L1)3 and complex 3 crystallize in the triclinic P1 space group, the ligand L2 and complexes 1 and 2 belong to the monoclinic P21/c space group, while the ligand L3 crystallizes in the monoclinic P21/n space group. There is a hydrogen-bonded trimer (L1)3 in the asymmetric unit of the ligand L1. In the complexes 1-3, there is a distorted [CuN4O2] octahedron with two NO3- ions located in the axial positions in 1 and 2, whereas the two water molecules occupy the axial sites in 3. In the equatorial plane of 1-3, each L ligand adopts a chelating bidentate mode to bind the Cu(Ⅱ) ion through the pyridyl N atom and one triazole N atom, leaving the pyridazinyl group uncoordinated. The intermolecular interactions in the free ligands and the complexes have been explored by 3D Hirshfeld surface analyses and 2D fingerprint plots to reveal that the main intermolecular interactions are H…H and C…H/H…C contacts in (L1)3, H…H and N…H/H…N contacts in L2, H…H, N…H/H…N and C…H/H…C in L3, H…H and O…H/H…O contacts in both 1 and 2, H…H, N…H/H…N and O…H/H…O contacts in 3.
关键词: synthesis, crystal structure, pyridazine, triaryltriazole, Cu(Ⅱ) complex, Hirshfeld surface analysis
基于科研能力培养的大学化学教学探索
刘大鹏, 王芳, 曾景斌
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202401034
根据我校理科实验班的培养目标,构建了相应的大学化学课程教学体系,通过优化教学内容,改革教学方法和组织学生实践,将学生科研能力的培养有机融入大学化学教学全过程。本着优生优培的原则,在教学中注重体现课程的高阶性、创新性和挑战度,从知识、能力和技能三方面全方位提高学生的科学素养、创新意识和科研能力,助力学生的最大化成长,为将来从事学术打好基础。
关键词: 理科实验班, 科研能力培养, “两性一度”, 因材施教
CuBi@Cu-MOF复合材料电催化CO2还原至HCOOH的性能
王芳, 陈佳琪, 孙为银
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240350
通过直接搅拌法制备了2种CuBi双钙钛矿材料修饰的Cu金属有机骨架(CuBi@Cu-MOF),并系统评估了2种材料作为电催化剂在碱性体系中对CO2还原反应产物的选择性和法拉第效率(FE)。结果表明,表面改性后的CuBi@Cu-MOF催化剂表现出明显提升的HCOOH选择性,其对应的最高FE可达56%,优于Cu-MOF催化剂本身的FE (15%)。研究结果显示,表面改性降低了电荷转移阻力,增加了活性位点数量,从而提高了电催化活性。
关键词: Cu金属有机骨架, CuBi双钙钛矿, 电催化, CO2还原
计算化学辅助有机化学教学——以二嗪异构体的碱性和稳定性比较为例
吕仁庆, 王淑涛, 王芳, 沈国平
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404119
本文采用计算量子化学方法在B3LYP/6-311+g(d,p)水平上比较了气态二嗪三种异构体的碱性强度和稳定性。计算结果表明,三种异构体的碱性强度顺序为哒嗪 > 嘧啶 > 吡嗪。同时,通过优化结构单点能的计算,判断三种异构体的稳定性顺序为嘧啶 > 吡嗪 > 哒嗪,且其共轭酸的稳定性顺序亦呈现相似趋势,即嘧啶-H > 吡嗪-H > 哒嗪-H。此外,本文采用前线轨道理论定性解释了哒嗪明显异于嘧啶和吡嗪的特殊热力学性质(燃烧热和标准生成焓)。将计算化学引入到有机物酸碱性和稳定性的教学中,有助于学生深入理解Lewis酸碱性、等键反应、最高已占据分子轨道(HOMO),最低未占据分子轨道(LUMO)、前线轨道能隙值等核心概念和杂化轨道理论,教学效果显著提高,成为提升有机化学教学质量的有效辅助工具。
关键词: 二嗪, 气相碱性, 等键反应, 计算化学, 杂化类型
人工智能驱动的化学教学组织形式创新路径探究
马逍, 王俊杰, 陈鑫, 李京城, 赵丽红, 孙雪萍, 程绍娟, 王芳
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202410085
本文探讨了人工智能(AI)技术在化学教学组织形式中的创新路径,并通过具体的案例来揭示AI如何改变传统教学。针对传统化学教学中的不足,提出了基于AI技术的自适应学习系统、智能实验平台与虚拟实验室,以及合作学习与智能协作三大创新路径。自适应学习系统通过个性化数据分析,为学生动态调整学习路径,解决了“一刀切”教学模式的问题;虚拟实验室和智能实验平台则打破了物理实验的局限,为学生提供安全、灵活的实验操作环境;智能协作工具在合作学习中优化了分组方式,并通过实时反馈提升学习效率。然而,上述创新路径在推广过程中仍面临教育资源分配不均、教师技术掌握不足等挑战。本文建议通过优化资源配置、强化教师培训和推动虚拟与传统教学结合,进一步提升AI技术在化学教育中的应用效果。展望未来,AI技术将继续为化学教学提供创新动力,推动教育模式的智能化转型,为实现教育公平和教学质量的提升提供重要支持。
关键词: 人工智能, 自适应学习系统, 智能实验平台, 虚拟实验平台, 智能协作

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