• 通过连续的喹啉脱芳基化反应实现Annotinolide B的全合成

  本研究报道了注释醇类化合物B（annotinolide B）的首次全合成。这一化合物属于蕨类植物（Lycopodium）生物碱家族，因其复杂的结构和潜在的生物活性而备受关注。注释醇类化合物B含有一个高度张力的七元内酯环以及一个紧密取代的环丁烷结构，其中包含三个季碳立体中心，这些特征使其成为合成化学领域极具挑战性的目标。在本研究中，作者提出了一种新颖的合成策略，通过一系列亲电加成反应和光化学反应，成功构建了该化合物的复杂骨架，并在20步反应中完成了最终产物的合成。注释醇类化合物的合成研究具有重要的科学价值和实际意义。这些化合物不仅在结构上复杂，而且在生物活性方面表现出独特的特性。例如，注释醇类化

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 朝向非离子型共价有机框架纳米片的变构调节

  非离子型共价有机框架纳米片（nCOFNs）是新一代多功能材料的基础构建单元。然而，高结晶度、大尺寸nCOFNs的溶液相合成仍然极具挑战性，因为这需要同时调控层内框架的化学相互作用和层间堆叠的物理相互作用。别构作用是一种普遍存在的自然现象，可用于调控生物大分子的结构和活性，在合成功能性材料中仍有待探索。本文介绍了一种用于β-酮胺连接型nCOFNs溶液相合成的别构调控策略：二级胺作为别构调节剂，可促进烯醇-酮互变异构反应的可逆性，从而实现层内组装的别构激活；同时，其空间位阻效应又能抑制层间组装的进行。这种调节剂具有较高的氮原子暴露因子和中等大小的侧基，能够在两种别构效应之间达到最佳平衡。因此，在常

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 在尖晶石氧化物上施加超低浓度的钌负载，能够增强氧的耦合效应，从而实现高效的酸性水氧化过程

  质子交换膜水电解（PEMWE）技术的发展迫切需要能够在恶劣的酸性氧析出反应（OER）条件下保持优异活性和耐久性的电催化系统。在这里，我们提出了一种简便的合成策略，用于在钴锰氧化物（Ru–Co2MnO4.5）上实现超低量的钌（Ru）负载。Ru和Co位点促进了氧自由基的直接耦合，从而突破了传统尺度关系的限制，并激活了氧化途径的催化机制。结构表征和理论计算表明，Ru单原子的引入不仅抑制了晶格氧的释放和金属的溶解，还保持了良好的配位环境及晶体结构。此外，Ru单原子负载增强了催化剂表面的羟基吸附能力，提升了OER反应的动力学性能。因此，Ru–Co2MnO4.5催化剂在催化效率和结构耐久性之间实现了最佳平

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 在协同电化学与人工智能辅助的生物合成系统中，二氧化碳超快转化为C3–C4二醇

  利用二氧化碳（CO2）作为原料来生产高价值化学品具有吸引力，但在技术应用方面仍远未达到理想效果。特别是，将CO2高效转化为工业上重要的C3+二醇类化合物仍然是一个挑战。在这里，我们提出了一种碳负排放的电化学-生物合成级联系统，能够直接从CO2中以极高的产率合成C3–C4二醇（1,3-丙二醇、1,3-PDO和1,3-丁二醇、1,3-BDO）。该集成平台结合了铜锌（CuZn）催化的电化学CO2还原反应器（电流密度为−1,100 mA cm–2），可生成乙醇（产率接近1,200 μmol h–1 cm–2），以及用于C–C键延长的生物催化模块。一种定制设计的J-T膜防止了乙醇的交叉渗透，使得乙醇的积

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 通过环闭合复分解反应实现可编程的人工细胞膜动态控制

  本研究聚焦于细胞膜中横向相分离结构的动态调控，探讨其在生物过程中的功能作用。细胞膜的横向相分离，如脂筏（lipid rafts）的形成，是许多膜介导的生物反应，包括信号转导和胞吐作用的关键。通过引入催化反应，特别是环闭合烯烃复分解反应（RCM），我们开发了一种新的方法，能够在脂质膜表面实现对脂质域动态的精准控制。这种方法不仅为构建具有生命特征的智能囊泡提供了可能，还为设计可模仿生命过程的纳米材料开辟了新的研究路径。我们设计了一种基于生物素-链霉亲和素（biotin-streptavidin）技术的人工金属酶（ArM），这种酶含有钌（Ru）作为金属辅因子，并能够催化RCM反应。通过将这种酶与脂质

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 一种高效的选择性钴催化剂，用于从羧酸、酯类和植物油中合成伯胺

  羧酸和酯类化合物广泛存在于自然界中，因此它们成为化学合成中重要的构建模块。本文提出了一种基于钴的催化体系，用于从羧酸衍生物和氨中选择性地合成一级胺。该方法在多种胺衍生物的合成中展现出高效性，并且在复杂的反应网络中依然表现出优异的化学选择性。经过优化的催化剂能够容忍广泛的官能团，无论是（杂）芳香族还是脂肪族底物，都能在良好的至优异的产率下生成目标的一级胺。此外，该复杂的Co-triphos（p-甲氧基苯基）体系也被证明在从多种植物油中直接合成脂肪胺方面具有良好的效果。与目前工业应用的脂肪胺合成方法相比，本文提出的一步法合成脂肪胺代表了该领域的重要进展。该方法不仅克服了传统方法固有的挑战，还符合可

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 柔性分子晶体中的晶格能分配及40%的限制

  在现代化学研究中，分子的构象变化在固态中扮演着至关重要的角色。柔性分子能够通过键的旋转改变其三维构型，从而优化分子间的相互作用。这种构象变化虽然有助于形成稳定的晶体结构，但同时也会带来一定的分子内能量成本。因此，分子内能量与分子间相互作用之间的平衡，成为决定晶体结构稳定性和形成机制的关键因素。本研究探讨了这一平衡机制，并揭示了其对晶体结构预测和实际结晶过程的影响。分子的构象变化与分子间相互作用之间的关系在过去的几十年里一直是晶体工程和材料科学中的重要课题。在药物研发中，柔性分子的固态构型直接决定了药物的稳定性和性能，因此，理解并控制其结晶过程对新药的开发和制造具有重要意义。然而，柔性分子的结晶

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 基于铁的混合磷酸盐正极中容量提升与纯相形成的机制学洞察

  基于铁的混合磷酸盐Na4Fe3(PO4)2P2O7由于其结构稳定性和成本效益，是一种有前景的钠离子电池正极材料。然而，其容量受到杂质相的影响以及铁的氧化还原活性不足的制约。我们引入了一个电活性系数（η = C/I），其中C表示氧化还原对的数量，I表示每个化学计量单位中转移的离子数量，作为高容量正极的设计指标。分析表明，Na4Fe3(PO4)2P2O7的电活性系数η较低（为0.72），因此采用V元素掺杂策略来增强多电子转移，使η提升至0.85。V元素掺杂还引发了Fe2+从高自旋态向低自旋态的转变，缩短了Fe–O键的长度，并增加了Fe空位的形成能，从而抑制了杂质的生成。优化后的Na3.6Fe2.6

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 通过不对称羟基化反应实现轴手性三取代和四取代烯醇的生物催化立体多样性构建

  轴手性烯丙基化合物在有机合成中是多功能的基本构建单元，同时也是天然产物中的重要结构单元。虽然对二取代烯丙基化合物的不对称合成方法已经相当成熟，但高对映纯度的三取代和四取代烯丙基化合物的催化合成仍然是一个巨大的挑战。在这项研究中，我们提出了一种生物催化策略，通过工程化的P450pyr单加氧酶催化的C(sp3)–H键不对称羟基化反应，实现了轴手性三取代和四取代烯醇的立体多样性合成。通过结构导向的半理性突变技术，我们开发出了具有互补对映性的P450pyr变体，能够以高区域选择性、化学选择性和对映选择性（对映纯度高达99%）生成(R)-和(S)-构型的烯醇。分子对接研究阐明了这些工程突变体中立体控制能

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 通过整合具有聚集诱导发光效应的双对接发光团来提升共价有机框架的亮度

  大多数共价有机框架（COFs）即使在含有高发光活性分子（AIEgens）的情况下，也几乎不发光或仅发出微弱的光。COFs中的荧光淬灭现象通常归因于分子运动或分子内电荷转移引起的非辐射衰减。因此，设计具有发光特性的COFs材料仍然是一个既具有挑战性又备受关注的任务。在这项研究中，我们通过整合双功能AIEgens来构建高发光性的COFs。机制研究表明，这种整合有效地限制了不必要的分子运动，并减少了电荷向亚胺键的转移，从而增强了荧光生成并提高了COFs的结晶度。一种基于苯并噻二嗪的COFs（COF-DPQP-BT）表现出显著的亮度，其光致发光量子产率为36.5%，并且被成功用于小鼠脑血管的体内三光子

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 在MOF纳米限制条件下，氢键二聚体的解离实现了中链脂肪酸热转变特性的调控

  由于有机相变材料（PCMs）具有本质上稳定的分子间相互作用，其相变温度（Ttr）的显著调控一直是一个长期存在的挑战。我们提供了直接证据，表明金属-有机框架（MOF）的纳米限制作用以及宿主-客体相互作用能够将中链脂肪酸的氢键二聚体分解为单体。这些单体与UiO-66中的μ3-O位点发生选择性氢键结合，从而重构了中链脂肪酸的热力学路径，并实现了对Ttr的显著调控。具体来说，被限制在UiO-66中的月桂酸（C12）的熔点从44°C降低到了2°C，而棕榈酸（C10）的熔点则从28°C降低到了-18°C，这种调控效果超过了传统多孔材料的调控能力。相比之下，长链脂肪酸（如肉豆蔻酸（C14）和棕榈酸（C16）

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 将一种依赖血红素的脱水酶转化为哌嗪酸合成酶，揭示了血红素丙酸基团在N-N键形成中的作用

  在自然界中，氮-氮（N–N）键的形成是多种生物化学过程中的关键环节，例如氮循环、生物合成以及一些重要的代谢反应。这种类型的化学键不仅存在于简单的分子如氮气（N₂）和一氧化二氮（N₂O）中，也出现在诸如火箭燃料肼（N₂H₄）和许多具有药理活性的化合物中。在天然产物的生物合成过程中，含有氮-氮键的化合物尤其受到关注，因为它们往往具有重要的生物活性，包括免疫抑制、抗真菌、抗HIV等。其中，含有哌嗪酸（piperazic acid）结构的肽类化合物，是自然界中最为常见的氮-氮键含有的天然产物之一，已有数百种被报道。哌嗪酸的合成通常涉及一个两步过程：第一步是通过类似KtzI的黄素依赖性单加氧酶，将L-鸟

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 通过原位单体释放构建共价有机框架以实现湿润二氧化碳的吸收

  在共价有机框架（COFs）中实现高结晶度和多孔性仍然是一个重大挑战，尤其是对于那些通过偶氮键连接的体系，因为键的可逆性较低，这阻碍了框架的有序排列。尽管一些策略已经提高了亚胺键连接COFs的结晶度，但在偶氮键连接框架方面的类似进展仍然不足。在这里，我们提出了一种基于反应动力学的调控策略：在COF合成过程中，通过三氟乙酸（TFA）介导的四嗪前体的水解，实现肼的缓慢释放。利用这种方法，我们成功合成了两种结晶性的偶氮键连接COFs，这两种COFs分别含有非平面的双咔唑核或平面的芘核。这种方法增强了结构有序性，这体现在X射线粉末衍射（PXRD）图谱中半高宽（FWHM）值的减小以及比直接添加肼水合物制备

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 共晶电解质中的氢键重构机制实现了超长寿命的锌离子电池

  共晶电解质（EEs）是一种离子液体类似物电解质，由于其低成本、高稳定性、可生物降解性、不易燃性和易于制备的特性而备受关注。常用的季铵盐作为氢键（HBs）的受体，而无机阴离子则主要固定在电解质结构中。本文通过重新设计氢键供体-受体结构，成功制备了一种基于胆碱-氯化物的新型共晶电解质，从而释放了阴离子的限制。多种光谱表征方法结合理论分析证实了重构的氢键的存在以及以阴离子为主导的溶剂化结构的形成。在锌（Zn）表面形成了有机-无机杂化固体电解质界面膜，实现了无枝晶的锌电极，并在0.5 mA cm–2的电流密度下获得了长达18175小时（约2.07年）的高可逆锌沉积/剥离性能；即使在20 mA cm–2

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 两种黄素酶通过烯烃双羟基化和C–C键断裂，将真菌产生的聚酮非核糖体肽转化为顺式-2-丁烯-1,4-二醛类致癌物质

  通过多种氧化酶的修饰步骤，可以将聚酮非核糖体肽（PK-NRP）的核心骨架转化为结构独特的天然产物，而在PK-NRP核心骨架的共轭多烯（烯烃含量≥3）上进行修饰的步骤相对较少。在这项研究中，我们从Fusarium reticulatum中的frt簇中鉴定出了两种黄素酶：（1）一种依赖FAD的单加氧酶FrtD能够催化五元共轭多烯PK-NRP前体（8）的烯烃双羟基化反应，生成邻位二醇（1a/1b）；（2）随后一种分泌型的小檗碱桥接酶类似氧化酶FrtB将1a转化为cis-2-甲基-2-丁烯-1,4-二醇（17）和三种共轭多烯α,β-不饱和酮（12），这一过程包括脱氢、C–C键断裂和异构化。最重要的是，

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 金属-有机框架中的局部-全局协同孔隙空间分布调控机制：提升二氧化碳捕获与转化效率

  如何合理地最大化金属有机框架（MOF）孔道中的宿主-客体相互作用或结合位点的密度，对于实现其良好的吸附和催化性能至关重要，但这仍然是一个具有挑战性的问题。在这项研究中，提出了一种局部-全局协同孔隙空间划分（LGS-PSP）策略，该策略将配体介导的局部划分与渗透驱动的全局划分相结合，从而实现对MOF孔隙空间的精确设计和高效利用。基于同一个母体框架，研究开发了44种具有不同孔隙空间划分模式的MOF（psit-d、psit-d/u、psit-u、psit-i、psit-d-i和psit-u-i），这些MOF不仅表现出可调的性能，还显著提升了其对CO2的吸附能力和光催化活性，充分展示了LGS-PSP策

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• β-几丁质纳米晶体超分子结构与水结构之间的相互作用：来自三维原子力显微镜测量和分子动力学模拟的见解

  本研究聚焦于一种广泛存在的天然生物聚合物——几丁质（chitin）的β晶型，探索其在水环境中的结构组织与水合特性。几丁质作为一种可再生资源，广泛存在于海洋甲壳类动物外壳、昆虫外骨骼以及真菌、藻类等生物体的细胞壁中，具有重要的结构稳定性和机械强度。其独特的物理化学特性，如优异的机械性能、无毒、抗菌能力、可调控的表面结构与化学性质，使其在生物工程领域具有广泛应用潜力，特别是在药物输送系统、功能性纳米材料的开发等方面。然而，尽管几丁质的结构和功能已引起广泛关注，β晶型几丁质纳米晶体（NCs）的结构组织和水合特性仍缺乏深入理解，这限制了对其基本特性的全面认识。为了更深入地揭示β晶型几丁质纳米晶体的结构

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 基于导电MOF的双原子电催化剂的理性设计，用于选择性氨合成

  双原子催化剂（DACs）在实现特定催化性能方面，最近受到了比单原子催化剂（SACs）更多的关注。然而，它们的合理设计与合成仍然具有挑战性。在这里，我们通过开发一种水稳定的导电金属-有机框架（cMOF），其中Cu和Ni的含量可以调节（CuxNiy-DBCO），作为平台催化剂，证明了设计用于从硝酸盐高效选择性合成氨的DACs的可行性。这种cMOF明确的双原子结构以及可调节的金属成分使得能够系统地识别活性双原子物种，并阐明硝酸盐还原的机制。基于这一理解，我们成功设计并合成了一种目标DACs催化剂（Cu98.5Ni1.5-DBCO），在电流密度大于750 mA cm–2的条件下，其选择性达到单位浓度下

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 催化对映选择性Perezone型[5+2]环加成反应

  本研究首次报道了一种催化不对称的Perezone型[5 + 2]环加成反应，为构建多种双环[3.2.1]辛烷及其他复杂碳环骨架提供了便捷的方法。通过使用一种新型的手性四氢异喹啉（squaramide）催化剂，实现了分子间C–C键的高效形成，并表现出优异的对映选择性和非对映选择性。所获得的高对映富集度且高度功能化的产物能够转化为多种具有潜在价值的复杂碳环结构，这些结构在传统方法中难以高效合成。研究中通过机制分析和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了该反应的关键步骤和选择性控制因素。双环[3.2.1]辛烷是天然产物和药物化学中的重要骨架结构。这类结构通常包含一个羰基桥，构成了许多复杂天然产物和生物活

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

• 在接近室温条件下，动态TiO2载体上的Pt颗粒研究——解析尺寸、压力和载体效应之间的相互关系

  在研究铂（Pt）纳米颗粒和亚纳米簇在氧化物支持上的行为时，我们发现这些材料在不同条件下表现出显著的差异。铂在氧化环境中可以形成多种活性结构，其氧化行为和热稳定性与粒子尺寸和氧气压力密切相关。通过控制这些参数，我们揭示了铂在不同支持氧化态下的氧化机制，这为理解实际催化剂的行为提供了重要线索。铂在氧化性环境中的氧化行为与支持的化学组成和氧气压力紧密相关。在室温下，亚纳米簇能够迅速氧化，而较大的纳米颗粒则表现出不同的氧化特性。例如，在低氧压（如10⁻⁶ mbar）下，亚纳米簇在室温下的氧化现象与纳米颗粒在相同条件下表现不同，说明粒子的尺寸和结构对氧化反应的影响非常显著。在更高的氧气压力（如0.1 m

  来源：Journal of the American Chemical Society

  时间：2025-10-23

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