
近日,南京大学化学学院三支研究团队在国际顶级期刊《Nature Chemistry》同一期集中发表三篇原创研究论文,分别在量子反应动力学、绿色合成化学、药物分子设计三大方向取得重要进展。三篇成果的南大核心作者分别为谢代前/韩山雨教授、史壮志教授、王国强教授,这也从侧面反映出南大化学学科在基础研究与应用创新领域的深厚积淀和综合优势。
谢代前/韩山雨团队:揭秘单一反应路径内的量子干涉现象
南京大学化学学院谢代前教授、韩山雨教授团队与合作者,通过实验与理论计算相结合的方式,在HOD分子光解离反应中取得突破性发现。该团队利用高分辨率H原子里德堡标记飞行时间技术,观测到OD(X)产物的转动态分布随激发波长呈现显著变化,这一现象无法用传统反应动力学理论解释。
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团队进一步通过全维量子动力学计算,揭示其本质是同一反应路径内直接解离与间接解离通道的量子干涉效应——两条路径均经过线性H-OD构型的锥形交叉点,直接路径通过交叉点后快速解离,间接路径则在交叉点的上锥区短暂捕获后再转移至基态解离。这种单一反应路径内的干涉类比于光学中的“单缝衍射”,填补了化学反应量子干涉研究的空白,为量子调控非绝热动力学提供了新的思路和实验依据。该研究成果为理解复杂分子体系的光化学行为提供了关键理论支撑。
史壮志团队:首创“矿物到分子”绿色合成新策略
南京大学化学学院史壮志教授团队,开发了一种从天然矿物直接制备有机砷化合物的绿色合成方法,为砷化学研究开辟了新路径。传统有机砷合成依赖剧毒中间体,步骤繁琐且环境污染严重,而该团队利用光氧化还原催化技术,直接以雄黄、雌黄等天然砷硫化矿物为原料,与有机碘化物反应构建砷-碳键。
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该方法在可见光照射下即可实现高效转化,无需高温高压条件,产物涵盖三芳基胂、杂芳基胂、烷基胂硫化物等多种类型,底物兼容性广,且已成功实现克级规模制备。这一“矿物到分子”的转化策略,不仅规避了传统合成中的安全隐患,还实现了天然矿物资源的高值化利用,架起了地球化学与合成化学之间的桥梁,为绿色化学合成提供了全新范式。
王国强团队:开发药物分子优化新骨架 改善药物关键理化性质
南京大学化学学院王国强教授团队联合湖南大学、中山大学、南京中医药大学等团队,成功开发出一类新型2-硫杂双环[3.1.1]庚烷(thia-BCHeps)骨架,为药物分子的结构优化提供了新工具。在药物研发中,1,2,4-三取代苯环是常见核心结构,但平面构型往往导致药物水溶性差、代谢稳定性不足等问题。
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该团队通过Lewis酸催化的(3+3)环加成反应,以100%原子经济性构建目标骨架,其作为苯环的三维生物等排体,可有效替换药物中的关键芳香环结构。实验验证显示,将该骨架应用于抗炎药二氟尼柳、抗癌药索尼德吉的结构改造后,药物在保留生物活性的同时,水溶性、脂溶性和代谢稳定性均得到显著改善,其中(S)-34衍生物对PGE₂的抑制活性优于原型药物。这一成果为药物分子设计提供了新的结构模块,有望加速药物研发进程。
三篇论文的集中发表,是南京大学化学学院长期聚焦基础研究、推动跨学科融合的成果体现。依托南京大学配位化学全国重点实验室、南京大学生命分析化学全国重点实验室等核心平台,南大化学团队在量子化学、合成化学、药物化学等方向持续深耕,不断产出具有国际影响力的原创成果,为相关领域的科学进步和技术创新提供了重要支撑。
编辑、审核:胡贝妮
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