有机分子催化环酯类开环可控聚合机制的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21704011
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0109.高分子合成
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Organo-catalyzed polymerization of cyclic ester can produce biocompatible and biodegradable polyester as drug carrier without metallic residues and has recently gained numerous attentions. However, organocatalyst systems showing stereocontrol over polymerization of ester, especially functional monomer, remained rare. And related theoretical knowledge is relatively lacking. The involvement of weak hydrogen bond makes the reaction mechanism difficult to be clarified just through experimental methods, which hampered the development of control polymerization of cyclic ester by organocatalysts. This proposal will adopt the method of computational chemistry to discover the mechanism of cyclic ester polymerization catalyzed organocatalyst. The interaction between catalyst/initiator and monomer during the monomer activation will be elucidated. The thermodynamic and kinetic properties of functional ester (co)polymerization will be explored. The nature of organo-catalyzed living polymerization of cyclic esters will be illuminated at the molecular level. The steric and electronic effects of stereoselective polymerization will be clarified. Based on aforementioned studies, the beneficially theoretical information on the design of novel both living and stereocontrol (co)polymerization systems by organocatalysts will be provided.
有机分子催化环酯聚合因其可制备无金属残留、生物相容和生物可降解的聚环酯药物载体受到人们的广泛关注。然而能够实现环酯的立体可控聚合以及功能性环酯聚合的有机体系相对罕见,相关理论基础欠缺,仅通过实验手段难以探明弱氢键参与的反应机制,从而妨碍了新型有机催化环酯可控聚合领域的发展。本项目拟运用计算化学手段,通过揭示有机催化环酯聚合的机理,明确催化剂、引发剂等在单体活化中的作用,探明功能性环酯均聚和共聚的热力学与动力学特征;从分子层面上阐明有机催化剂实现环酯活性可控聚合的内在本质,澄清影响立体选择性聚合的空间和电子因素;在此基础上,为设计和开发有机催化环酯活性聚合和立体可控聚合的新体系提供理论信息。

结项摘要

有机催化合成聚酯因其在医药和食品等领域的应用受到广泛专注。本项目通过密度泛函理论(DFT)计算对一系列有机分子催化环酯等极性单体聚合机理进行研究。获得主要研究结果如下:(1)在二氮杂二环/苄基醇(DBU/BnOH)体系催化磷酸酯(iBP)开环聚合中发现DBU主要引发BnOH和传递质子;在二氮杂二环/硫脲/苄基醇(DBU/TU/BnOH)体系中发现DBU诱导开环,TU通过双重氢键活化了单体,TU能够更好地活化单体P-O键有利于开环;(2)双功能甜菜碱(TMG)催化三亚甲基碳酸酯(TMC)开环聚合中发现亲核进攻为速控步,其分子内的CH3COO-和N(CH3)4+通过氢键作用分别活化单体和引发剂,适当延长CH3COO-和N(CH3)4+之间的碳链长度能够提高甜菜碱衍生物催化活性;(3)硫脲(TU)和有机碱(MTBD)共催化δ-戊内酯(δ-VL)开环聚合机理发现非极性甲苯溶剂作用下δ-VL开环聚合遵循氢键机理,极性丙酮溶剂作用下δ-VL开环聚合遵循酰化机理,丙酮可与MTBD形成了氢键作用提高聚合速率。(4)PPNCl/TEB催化环氧化物(CHO)/环酐/CO2共聚机理研究发现PA插入过程在热力学和动力学上均优于CO2插入,计算结果与实验结果一致。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
‘‘C–H p Interaction’’ regulates the stereoselectivity in olefin polymerization
-C-H p 相互作用-调节烯烃聚合中的立体选择性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yanan Zhao;Gen Luo;Xiaohui Kang;Fang Guo;Xuefeng Zhu;Rencheng Zheng;Zhaomin Hou;Yi Luo
  • 通讯作者:
    Yi Luo
Theoretical insight into the opposite redox activity of iron complexes toward the ring opening polymerization of lactide and epoxide
铁配合物对丙交酯和环氧化物开环聚合的相反氧化还原活性的理论见解
  • DOI:
    10.1039/d0qi01306d
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Xiaowei Xu;Han Lu;Gen Luo;Xiaohui Kang;Yi Luo
  • 通讯作者:
    Yi Luo
Highly Specific Enrichment of Multi-phosphopeptides by the Diphosphorylated Fructose-Modified Dual-Metal-Centered Zirconium–Organic Framework
二磷酸化果糖修饰的双金属中心锆有机框架高度特异性富集多磷酸肽
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b11138
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Jiaxi Peng;Huan Niu;Hongyan Zhang;Yating Yao;Xingyun Zhao;Xiaoyu Zhou;Lihong Wan;Xiaohui Kang;Ren’an Wu
  • 通讯作者:
    Ren’an Wu
Origin of different chain-end microstructures in ethylene/vinyl halide copolymerization catalysed by phosphine-sulfonate palladium complexes
膦磺酸钯配合物催化乙烯/卤乙烯共聚过程中不同链端微结构的起源
  • DOI:
    10.1039/d0nj03350b
  • 发表时间:
    2020-10-21
  • 期刊:
    NEW JOURNAL OF CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Mehmood, Andleeb;Xu, Xiaowei;Luo, Yi
  • 通讯作者:
    Luo, Yi
Construction of ratiometric hydrogen sulfide probe with two reaction sites and its applications in solution and in live cells
具有两个反应位点的比例硫化氢探针的构建及其在溶液和活细胞中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2019.117391
  • 发表时间:
    2020-01-05
  • 期刊:
    SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Fu, Deyang;Zhi, Weiru;Zheng, Laijiu
  • 通讯作者:
    Zheng, Laijiu

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基于密度泛函和线性回归分析的有机体系催化环氧/环酐共聚机制和催化剂设计研究
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    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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