1, 新型粘附素蛋白抑制剂
细菌对现有抗菌剂的抗药性使得人们不得不寻找阻止其致病的新的方法。研究发现,细菌对宿主细胞的粘附主要由粘附素蛋白来调节,这也为阻止粘附来防止感染的治疗方法提供了可能。通常天然粘附素蛋白配体分子较大而且复杂,难以用小分子进行模拟。
英国牛津大学的Benjamin G. Davis和迈阿密大学(Oxford, Ohio)的Marjorie M. (Kelly) Cowan等人设计出1种新型碳水化合物蛋白——glycodendriprotein,其一端的glycodendrimer会寻找并粘附到细菌表面受体上,另一端的枯草杆菌蛋白酶则可以催化细菌的主要表面蛋白——粘附素蛋白分解,从而使细菌无法粘附到宿主细胞上。这种新型粘附素蛋白抑制剂致病菌入侵的效果是现有小分子粘附素蛋白抑制剂的100万倍。
反粘附治疗技术和受体调节药物释放技术的结合将为人们设计抗菌剂提供新的思维方式。
2, 两步法合成碳水化合物技术 (是否意味着人类可以工业化生产食物?)
美国加州理工大学的David W.C.MacMillan等人开发出1种非常高效、灵活的两步法合成碳水化合物的酶技术。在该法中,主要过程为起始材料的衍生化,从而消除了通常糖类合成过程中繁杂、耗时的保护和解保护步骤。第一步为两个羟醛在脯氨酸催化下的醇醛加成;第二步为醇醛加成和环化,该过程形成第三个羟醛并环化生成目标糖产物。
3,, 首次合成软骨素硫酸盐生物活性研究
美国加州理工大学的Linda C.Hsieh-Wilson等人合成了2种软骨素硫酸盐寡聚体。研究发现,软骨素硫酸盐四糖可以刺激神经元的生长和分化,而软骨素硫酸盐二糖则没有这种作用。这说明软骨素硫酸盐四糖可能是对神经元有生物活性的最小的软骨素硫酸盐结构。
这是人们第一次对纯合成软骨素硫酸盐生物活性进行研究。该工作为软骨素硫酸盐的临床应用指明了方向,而且将会指引人们更好的理解神经元的生长和再生过程。
硫链丝菌肽的合成
美国加州大学圣地亚哥分校的K.C.Nicolaou等人成功合成了硫链丝菌肽。硫链丝菌肽为1种具有生物活性的、对酸碱高度敏感的天然产物,具有10个环、11个肽键、17个手性中心。
硫链丝菌肽的成功合成不仅展现了研究人员精湛的合成技术,而且还开辟了结构-活性和行为模式方面非常有意义的研究领域。
超长距离远程立体控制作用
英国曼彻斯特大学的Jonathan Clayden等人演示了有机合成中的1种独特的远程立体控制作用。研究人员发现,酰胺取代的氧杂蒽一端的手性中心的立体化学特征会影响间距为22个键的位于另一端的手性中心的立体化学特征,这一长度是之前在合成体系中发现的这种相互影响键距的两倍。
这一现象有可能在信息处理和纳米技术中得到应用。
树枝状聚合物合成新技术
叠氮化物与炔在铜(Ⅰ)的催化下经熔融反应可以生成1,2,3-三唑,美国加州Scripps研究所的Valery V. Fokin和K. Barry Sharpless以及IBM艾曼登研究中心(Almaden Research Center)的Craig J. Hawker等人首次将该反应的应用领域拓展至材料化学领域——合成树枝状聚合物。树枝状聚合物的传统制备方法是分步合成。新方法比传统方法的收率更高,而且表征结果表明新方法合成的树枝状聚合物的纯度高、表面多样性更好。
新型加氢技术 ( 很多同学在研究加氢催化剂)
英国诺丁汉大学Martyn Poliakoff领导的研究小组开发出1种新型加氢技术,该技术不使用高压氢气,从而不存在传统加氢技术的潜在危险性。首先,液态甲酸通过加热的铂或钯催化剂,分解生成氢气和超临界二氧化碳;然后,氢气和超临界二氧化碳与要加氢的物质混合在贵金属催化剂催化作用下完成加氢。目前,该研究小组正在与英国HEL公司合作将这一技术推向商业化。
有机金属和无机化学部分
发现第113和115号元素
俄罗斯杜布纳核联合研究所和美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科研人员首次合成并检测113和115号元素。研究人员在回旋加速器进行中,用具有20个质子的钙元素同位素反复轰击含95个质子的镅元素,成功地制造出115号元素。115号元素之后衰变生成113号元素。
这一发现让人们对超重元素有了更为广泛的认识,也进一步验证了“稳定岛”假说。
首例稳定的锌-锌键分子化合物
西班牙塞维利亚大学的Ernesto Carmona等人制备出第一个含锌-锌键的稳定分子化合物。这一发现可谓是“意外的收获”,研究人员本来打算将Zn(C5Me5)2(Me指甲基)与ZnEt2(Et指乙基)反应生成Zn(η5-C5Me5)Et,结果却得到了Zn2(η5-C5Me5)2。
Zn2(η5-C5Me5)2室温稳定,不过对氧气和湿气极为敏感,X射线研究表明,其结构为Zn22+居中,两个C5(CH3)5位于两端的夹心结构。
第一个稳定二硅炔
日本筑波大学的Akira Sekiguchi等人合成并表征了首例稳定的二硅炔(disilyne)。
该研究小组使用KC8还原含有非常大的基团的溴化四硅烷前驱体,制得祖母绿色的二硅炔结晶。该化合物对热稳定,但对空气和湿气敏感。X射线研究表明,二硅炔的分子中三键及与之相连的单键是弯曲的,这与炔烃的直线结构不同。
此前,Si≡Si三键化合物是ⅣA族元素的炔烃和类炔烃化合物中惟一没有被合成的,二硅炔的成功合成为硅化学和多键化学树立了新的里程碑。
超分子化学部分
Borromean环结构化合物
美国加州大学洛杉矶分校的J. Fraser Stoddart 和密苏里大学哥伦比亚分校的Jerry L. Atwood 等人通过模板导向自组装技术合成出具有Borromean环拓朴结构的大环分子。这个Borromean环由6个二醛、6个二胺和6个锌离子共计18个组成单元构成。
研究人员称,这种Borromean环结构化合物可以用于高度组织的纳米簇领域或用做医疗影像设备的spin-electronic材料。
注:Borromean环是三个环的纽结,任意两个环都不连接,而且只要切断其中一个环就会解开另外两个环。
孔洞螺旋结构体
合成并模拟蛋白质孔洞是数十年来科研人员一直追求的目标,2004年美国宾夕法尼亚大学的Virigil Percec领导的研究小组终于实现了这一目标。
研究人员发现,二肽与树枝状单元(树枝石,dendron)共价键结合后可以自组装为具有孔洞的螺旋结构体,进而可以模拟成孔蛋白(PFP)产生的通道。
这一结构体的合成为功能性人造孔铺平了道路。功能性人造孔的潜在应用领域包括人造通道、杀菌剂、各种膜以及传感等。
分析化学和光谱学部分
DNA分析用新型微流体设备
美国摩托罗拉实验室的Robin H. Liu和Piotr Grodzinski等人开发出1种成本低廉的、新型自动化微流体设备,可以用于复杂生物样本溶液(如血液)的DNA分析。新型微流体设备的主要组成部分为微流体混合器、阀门、泵、通道、腔室和DNA微阵列传感器,所有部件集成于一个体积仅为60×100×2mm3的塑料容器中。其最大的特点是使用单一设备就可以完成DNA分析所需的样本制备、聚合酶链反应、DNA杂化和电化学检测等4个不同的步骤。
该新型微流体设备有望在基因分析、环境监测以及生物战争试剂检测等方面得到应用。
X射线衍射技术用于电子动力学研究
美国康乃尔大学的Peter Abbamonte等人指出通过采用新的数学分析技术对高精度X射线衍射分析数据进行分析可以检测电子的动力学行为。
研究人员证实这一方法可以产生时标(timescale)为4×10-18s的电子在水中运动情况的图像,比激光技术的分辩率要高得多。目前激光技术的分辩率为250×10-18s 。
这一新方法将使化学反应机理研究工作的精度提升至新的水平。
极高精度的核磁共振显微镜
IBM艾曼登研究中心的Daniel Rugar等人在核磁共振成像技术方面取得了重要的进步,使用特制的核磁共振力学显微镜检测出与单个电子自旋相关的仅仅2×10-18 N的力。
研究人员将特制的带有磁针的硅杠杆悬挂在样本上方约100nm处,同时施加高频磁场,通过干涉仪来测试电子自旋和磁针相互作用引起的杠杆震动频率的微小变化。
这一技术是高分辨率核磁共振成像技术的里程碑,将给高分辨率成像技术的范围带来显著的改变。
扫描隧道显微镜将原子变成离子
IBM苏黎世研究实验室的Jascha Repp等人展示了扫描隧道显微镜(STM)用于改变表面单个原子的电荷的技术。
首先,研究人员将金原子固定在仅有两个原子厚的绝缘层上;然后施加电压将一个电子加到金原子上得到带负电的金离子;随后,又通过施加反向电压使带负电的金离子恢复到原来的中性状态。
这一工作为从单个原子或原子团的电荷状态研究到控制磁矩或金属活性等技术开辟出了一条大道。 (摘自《中国化工信息》周刊)