共价键自组装：共价有机框架构筑中的物理有机化学

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21632004
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    300.0万
  • 负责人：
    王为
  • 依托单位：
    兰州大学
  • 学科分类：
    B0110.超分子化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Chemical self-assembly is the core content of the supramolecular chemistry. Covalent self-assembly is one of the new development direction of chemical self-assembly. How to control the covalent self-assembly has been the bottleneck in this research area. In this project, covalent organic frameworks (COFs) are used to elucidate the rules of the covalent bonds based self-assembly, i.e., controllable construction, self-assembly mechanism, and host-guest chemistry. On the basis of our previous work, a series of organic molecules will be designed and synthesized as the building blocks for the controllable construction of COFs via the covalent bonds. Meanwhile, the covalent self-assembly mechanism will be deeply investigated by the in-situ solid state NMR spectrocsopy, 129Xe etc. Based on the controllable construction, the host-guest chemistry of COFs will be further verified to provide the basic theory for the application of functional COFs. We believe that this project will push the development of covalent self-assembly in supramolecular chemistry.
自组装化学是超分子化学研究中的核心内容。共价键自组装是自组装化学领域中的一个全新发展方向。如何实现精确可控的共价键自组装是该领域的关键瓶颈问题。本重点项目拟以共价键自组装构筑的共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）为研究对象，对共价键自组装中的基础科学问题（即：精确构筑、自组装机理、主客体化学）进行研究。在项目组的前期工作基础上，设计合成具有不同几何结构的有机小分子作为构筑砌块，利用并拓展共价键自组装的方法，精确可控地构筑出高度有序的COFs；同时，建立和发展现代仪器手段（尤其是原位固体核磁、129Xe等技术）对COFs的构筑过程进行监测，深入理解COFs的构筑机理，揭示共价键自组装的规律；在此基础上，进一步阐明COFs的主客体化学，为功能化COFs的应用提供理论基础，从而促进超分子化学在共价键自组装方向上的发展。

结项摘要

自组装化学是超分子化学研究中的核心内容。共价键自组装是自组装化学领域中的一个全新发展方向。如何实现精确可控的共价键自组装是该领域的关键瓶颈问题。本重点项目拟以共价键自组装构筑的共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）为研究对象，对共价键自组装中的基础科学问题（即：精确构筑、自组装机理、主客体化学）进行研究。在项目组的前期工作基础上，设计合成具有不同几何结构的有机小分子作为构筑砌块，利用并拓展共价键自组装的方法，精确可控地构筑出高度有序的COFs；同时，建立和发展现代仪器手段（尤其是原位固体核磁、129Xe等技术）对COFs的构筑过程进行监测，深入理解COFs的构筑机理，揭示共价键自组装的规律；在此基础上，进一步阐明COFs的主客体化学，为功能化COFs的应用提供理论基础，从而促进超分子化学在共价键自组装方向上的发展。. 本项目根据申请书所提交的各项研究计划，顺利完成了相应的研究计划。围绕共价键自组装中的基础科学问题，在实现精确构筑、阐明自组装机理、揭示主客体化学这三个相互关联的方面取得了一系列研究成果。在精确构筑方面，我们提出了构筑功能化COFs材料的榫卯键联策略，发展了复杂二维异孔COFs的构筑新策略，实现了一系列功能化COFs的精确构筑；在自组装机理方面，建立了COFs结构的系统表征方法，阐明了COFs的自组装机理，我们在理解动态共价键化学的基础上，实现了COFs材料的单晶生长以及其X射线衍射分析，并探究了COFs构筑中一些物理有机化学问题；在主客体化学方面，我们建立了129Xe NMR技术对动态COFs可变结构的监测方法，揭示了COFs的主客体化学，为功能化COFs的应用提供理论基础。相关成果在Science (1), J. Am. Chem. Soc. (7), ACIE (1), Nat. Commun. (1) 等杂志上发表论文28篇，并获得授权中国发明专利6项。

项目成果

期刊论文数量（28）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
A facile and scale-up synthetic method for covalent organic nanosheets: ultrasonic polycondensation and photocatalytic degradation of organic pollutants
共价有机纳米片的简易放大合成方法：超声缩聚和光催化降解有机污染物
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chemical Science
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Shi-Xian Gan;Chao Jia;Qiao-Yan Qi;Xin Zhao
  • 通讯作者：
    Xin Zhao
Diverse crystal size effects in covalent organic frameworks.
共价有机框架中不同晶体尺寸的影响
  • DOI：
    10.1038/s41467-020-19858-8
  • 发表时间：
    2020-11-30
  • 期刊：
    Nature communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Ma T;Wei L;Liang L;Yin S;Xu L;Niu J;Xue H;Wang X;Sun J;Zhang YB;Wang W
  • 通讯作者：
    Wang W
Heteropore covalent organic frameworks: a new class of porous organic polymers with well-ordered hierarchical porosities
异孔共价有机骨架：一类具有有序分级孔隙的新型多孔有机聚合物
  • DOI：
    10.1039/c8qo00830b
  • 发表时间：
    2018-11
  • 期刊：
    Organic Chemistry Frontiers
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Liang Rong-Ran;Zhao Xin
  • 通讯作者：
    Zhao Xin
Single-crystal x-ray diffraction structures of covalent organic frameworks
共价有机骨架的单晶X射线衍射结构
  • DOI：
    10.1126/science.aat7679
  • 发表时间：
    2018-07-06
  • 期刊：
    SCIENCE
  • 影响因子：
    56.9
  • 作者：
    Ma, Tianqiong;Kapustin, Eugene A.;Yaghi, Omar M.
  • 通讯作者：
    Yaghi, Omar M.
Construction of 2D covalent organic frameworks by taking advantage of the variable orientation of imine bonds
利用亚胺键的可变方向构建二维共价有机框架
  • DOI：
    10.1039/c6cc09906h
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Chemical Communications
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Xu Shun-Qi;Liang Rong-Ran;Zhan Tian-Guang;Qi Qiao-Yan;Zhao Xin
  • 通讯作者：
    Zhao Xin

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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

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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。
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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

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          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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