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近日,南京大學化學學院三支研究團隊在國際頂級期刊《Nature Chemistry》同一期集中發表三篇原創研究論文,分別在量子反應動力學、綠色合成化學、藥物分子設計三大方向取得重要進展。三篇成果的南大核心作者分別為謝代前/韓山雨教授、史壯志教授、王國強教授,這也從側面反映出南大化學學科在基礎研究與應用創新領域的深厚積淀和綜合優勢。
謝代前/韓山雨團隊:揭秘單一反應路徑內的量子干涉現象
南京大學化學學院謝代前教授、韓山雨教授團隊與合作者,通過實驗與理論計算相結合的方式,在HOD分子光解離反應中取得突破性發現。該團隊利用高分辨率H原子里德堡標記飛行時間技術,觀測到OD(X)產物的轉動態分布隨激發波長呈現顯著變化,這一現象無法用傳統反應動力學理論解釋。
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團隊進一步通過全維量子動力學計算,揭示其本質是同一反應路徑內直接解離與間接解離通道的量子干涉效應——兩條路徑均經過線性H-OD構型的錐形交叉點,直接路徑通過交叉點后快速解離,間接路徑則在交叉點的上錐區短暫捕獲后再轉移至基態解離。這種單一反應路徑內的干涉類比于光學中的“單縫衍射”,填補了化學反應量子干涉研究的空白,為量子調控非絕熱動力學提供了新的思路和實驗依據。該研究成果為理解復雜分子體系的光化學行為提供了關鍵理論支撐。
史壯志團隊:首創“礦物到分子”綠色合成新策略
南京大學化學學院史壯志教授團隊,開發了一種從天然礦物直接制備有機砷化合物的綠色合成方法,為砷化學研究開辟了新路徑。傳統有機砷合成依賴劇毒中間體,步驟繁瑣且環境污染嚴重,而該團隊利用光氧化還原催化技術,直接以雄黃、雌黃等天然砷硫化礦物為原料,與有機碘化物反應構建砷-碳鍵。
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該方法在可見光照射下即可實現高效轉化,無需高溫高壓條件,產物涵蓋三芳基胂、雜芳基胂、烷基胂硫化物等多種類型,底物兼容性廣,且已成功實現克級規模制備。這一“礦物到分子”的轉化策略,不僅規避了傳統合成中的安全隱患,還實現了天然礦物資源的高值化利用,架起了地球化學與合成化學之間的橋梁,為綠色化學合成提供了全新范式。
王國強團隊:開發藥物分子優化新骨架 改善藥物關鍵理化性質
南京大學化學學院王國強教授團隊聯合湖南大學、中山大學、南京中醫藥大學等團隊,成功開發出一類新型2-硫雜雙環[3.1.1]庚烷(thia-BCHeps)骨架,為藥物分子的結構優化提供了新工具。在藥物研發中,1,2,4-三取代苯環是常見核心結構,但平面構型往往導致藥物水溶性差、代謝穩定性不足等問題。
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該團隊通過Lewis酸催化的(3+3)環加成反應,以100%原子經濟性構建目標骨架,其作為苯環的三維生物等排體,可有效替換藥物中的關鍵芳香環結構。實驗驗證顯示,將該骨架應用于抗炎藥二氟尼柳、抗癌藥索尼德吉的結構改造后,藥物在保留生物活性的同時,水溶性、脂溶性和代謝穩定性均得到顯著改善,其中(S)-34衍生物對PGE?的抑制活性優于原型藥物。這一成果為藥物分子設計提供了新的結構模塊,有望加速藥物研發進程。
三篇論文的集中發表,是南京大學化學學院長期聚焦基礎研究、推動跨學科融合的成果體現。依托南京大學配位化學全國重點實驗室、南京大學生命分析化學全國重點實驗室等核心平臺,南大化學團隊在量子化學、合成化學、藥物化學等方向持續深耕,不斷產出具有國際影響力的原創成果,為相關領域的科學進步和技術創新提供了重要支撐。
編輯、審核:胡貝妮
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