一、项目名称发现致癌性卤代芳烃自由基产生新机制
氟代、氯代芳烃氢化脱卤反应的研究进展
氟代、氯代芳烃氢化脱卤反应的研究进展王帅印;李旭锋;边启龙;鲁哲宏;王延鹏;徐浩;房晓敏【摘要】芳基氟化物和氯化物结构稳定、种类繁多、价格相对溴化物和碘化物更为廉价,应用较为广泛.目前该类化合物的应用已经造成了严重的环境问题.研究发现将碳卤键转化为碳氢键能够增强该类物质的可降解性.所以氟代、氯代芳香化合物氢化脱卤反应对环境保护具有重要的意义.本文主要讲述了芳基氟化物和氯化物的氢化还原反应,简述了氟代、氯代芳香化合物氢化脱卤反应研究的现状,强调了不同形式的金属和非金属催化剂对氟代和氯代芳香化合物的脱卤素作用.同时也描述了一些新的脱卤素方法,如:电催化脱卤素和光催化脱卤素方法.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】7页(P544-550)【关键词】脱卤素;金属催化剂;光催化;电催化【作者】王帅印;李旭锋;边启龙;鲁哲宏;王延鹏;徐浩;房晓敏【作者单位】河南大学化学化工学院,河南开封 475004;浙江万盛股份有限公司,浙江临海 317099;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004【正文语种】中文【中图分类】O621.1芳香族卤化物通常被称为持久性有机污染物. 需要特别关注的化合物包括滴滴涕、六氯苯、二噁英等[1]. 事实上，所有上述的化合物都被列入了2001年《斯德哥尔摩公约》所提出的12种最危险持久性有机污染物的名单中. 显然，对这些有毒的持久性有机污染物的处理可以有效地保护环境. 而将这些芳香卤化物脱卤素是一类有效的方法[2].芳基卤化物的氢化脱卤反应广泛用于合成有机族群，因为它们促进了一系列有价值的产物的构建. 本领域的标准方法利用金属催化剂，如Pd[3],Rh[4], Zr, Nb, Fe, Ru[5], Ti和Ni[6]催化剂. 这类催化剂拥有很强的加氢脱卤作用，甚至最强的碳氟键也可以成功转化为碳氢键. 然而这种催化剂存在某些固有的限制，例如高成本以及苛刻的反应条件. 为了克服这种方法的缺点，部分学者致力于更改催化剂的结构. 如合成新的双金属复合型催化剂用以提高催化效率，也有人尝试将金属催化剂负载于纳米颗粒等物质上. 这种思路可以有效地提高催化剂的脱卤素效率，有的催化剂甚至可以多次回收利用. 然而这种方法依然摆脱不了金属催化剂的固有缺点，面对这类困难学者尝试寻找新的试验方法. 如寻找或合成能够氢化脱卤的有机化合物，如甲酸铵、硼氢化钠等物质. 但是不同的有机化合物也会存在储存、有毒、不稳定等常见问题. 此时出现了一些新的效果显著的催化方法，如电催化氢化脱卤、光催化氢化脱卤等. 相比而言这类新方法具有经济、环保、可操作性高、高效等突出优点，因此具有较高的发展前景.卤代芳烃中溴代芳烃和碘代芳烃的碳卤键键能较小，而氯代芳烃和氟代芳烃键能较大；而且溴代芳烃和碘代芳烃容易制备较为便宜，而氯代芳烃和氟代芳烃一般价格较高，经过有效的处理后有很好的应用价值；并且目前已报道的有毒的卤代芳烃大多为氯代芳烃，如六六六、二噁英等. 因此文章主要综述了氟代芳烃和氯代芳烃的氢化脱卤的一些方法.1 氟代芳香化合物的氢化脱氟反应碳卤素键对碳氢键的转化在有机合成中有着非常重要的地位. 例如卤化物在有机合成中通常作为保护基团或者引导基团出现，但是在卤化物完成它们的作用后就需要除去[7]. 因此高效、直接的氢化脱卤反应就显得举足轻重. 关于芳基和烷基卤化物的氢化反应已经有很多报道. 在这方面金属催化剂表现出了优异的性能. 例如，在温和的反应条件下，与氢源(如硼氢化物、氢化钠)相结合的各种均质和非均质镍催化剂已经证明了对卤化物有效的氢化脱卤作用. 特别是由杂环碳化合物(NHCs)或磷酸盐修饰的镍配合物已被证明能催化这种转化[8]. 通过过渡金属配合物活化C-F键是化学界一项巨大的挑战，因为C-F键是在有机分子中发现惰性较强的化学键之一[9]. 研究认为氢氟酸是脱氟作用最好的一种物质，然而由于氢氟酸具有强腐蚀性等缺点需要研发出其他有效的催化剂[10]. 于是科研工作者关注并开发出许多高效过渡金属催化剂. 到目前为止,有很多Rh, Zr, Nb, Fe, Ru, Ti和Ni催化剂的例子[11]，在这些过渡金属催化剂中含镍的催化剂活性相对较高[12-14].1.1 金属催化剂在氢化脱氟反应中的应用1.1.1 双金属催化剂的氢化脱氟作用2013年WEIDAUER等[15]研究了异丙基锌和金属镍对烷基卤化物的氢化脱氟作用. 研究通过复杂的前催化剂与简单的镍对单取代氟芳烃进行氢化脱氟作用，产率最高可达到49%.图1 在t-BuMgCl存在的条件下进行镍催化氢化脱氟Fig.1 Nickel-catalyzed dehydrofluorination with t-BuMgClXIAO等[16]研究了5% NiCl2(PCy3)2与三丁基氢化铝氢化物对氟芳烃的脱氟作用. 该研究以四氢呋喃做溶剂在低温条件下进行回流，但是该反应的缺点是反应必须以氩气作为保护气，在完全干燥的条件下进行. 该反应高效且实用，能够对多种氟取代基的芳烃起到很好的作用产率最高可达95%.图2 在LiAl(O-t-Bu)3H存在下用5% NiCl2(PCy3)2催化氢化氟代芳烃和α, α, α-三氟甲苯Fig.2 Hydrodefluorination of fluoroarenes and α, α, α-trifluorotoluenes with 5% NiCl2(PCy3)2in the presence of LiAl(O-t-Bu)3H 2013年SABATER等[17]研究了以钌-钯的协同作用对碳氟键的氢化反应. 文章报道了一种新型的基于三唑二烯配体的双金属钌钯复合物. 该物质在很温和的条件下仍然在芳香族脱氟反应和脂肪族脱氟反应中保持很高的活性. 这两种金属都可以促进反应进程. 钯促进了C-F键的活化，而钌中心通过异丙醇/钠-丁醇的转移加氢来减少基质. 这类复合催化剂拥有很好的适用性，对氟苯及其衍生物的催化作用最高可达100%.图3 钌-钯协同催化剂的氢化脱氟Fig.3 Catalytic dehydrofluorination of phenyl halides using catalystSUCEVEANU等[18]以铝镍合金作为催化剂在碱性条件下成功的将氟苯、氯苯、溴苯、碘苯等卤代芳烃转化为苯. 上述反应一锅法即可完成，不需要分步进行，大大节省了反应时间.图4 以镍合金为原料，在水碱液中还原芳基卤化物Fig.4 Reductions of the aryl halides with Ni-Al alloy in aqueous alkali medium1.1.2 镍离子和镍络合物协同催化的氢化脱氟反应ZHAO等[19]研究了NiCl2和NiCl2(PCy3)2对三氟甲苯及其衍生物的脱氟作用. 文中以一种简单有效的方法对同一分子上的两种氟原子进行氢化脱氟. 研究发现反应在LiEt3BH存在于溶剂时可以大大提高产率，最高可达100%. 研究中也尝试以CoCl2 做催化剂，但其催化效果只对个别底物有明显的效果，不具有普遍性.图5 a,a,a-三氟甲苯的氢化脱氟反应Fig.5 Dehydrofluorination of a,a,a-trifluorotoluenesMATEUSZ等[20]合成了一种新的钌络合物作为新的脱卤素催化剂. 这种催化剂在三乙基硅烷的存在下能够在室温下将碳氟键转化为碳氢键. 进而他们又顺利地合成了这种钌络合物的异构体，这种异构体具有很好的选择性. 但是这种催化体系催化周期长达一周.图6 钌络合物催化C6F6Fig.6 Ruthenium NHC/Phosphine Complex Catalyzed HDF of C6F6CHEN等[21]偶然间发现钯复合物能够选择性地将氟芳烃的碳氟键转化为碳氢键.1.2 电催化在氢化脱氟中的应用与上述工作不同的是WU等[22]使用了电催化对氟芳烃进行脱氟处理. 以铂作为电极在无隔膜电解槽中进行处理，添加当量级的硼氢化钠，在室温条件下反应3 h. 反应条件相对温和，产率相对较高可以达到98%. 该反应对单取代氟芳烃的脱卤素作用优于双取代氟芳烃，但双取代氟芳烃的产率也可以达到87%.图7 氟芳烃化合物在芳烃中的电化学氢化脱氟反应Fig.7 Electrochemical dehydrofluorination of fluoroaromatic compounds硼氢化钠可以高效的促进单氟芳香族化合物在通电条件下脱氟，反应在空气条件下进行具有较高的选择性和较高的产量. 电解条件温和且简单，对环境也十分友好，是氟芳香烃脱氟的良好选择.1.3 金属催化剂在烯烃中的氢化脱氟作用在脱卤素领域中大部分以芳烃卤化物和杂环卤化物为主要研究对象，烷烃卤化物和烯烃卤化物少见报道. HU等[23]以噻吩-2-甲酸铜做催化剂成功地将二氟烯上的碳氟键转化为碳氢键. 该反应条件温和只需要40 ℃即可反应. 但是体系复杂需要很多物质辅助反应的进行.图8 二氟烯烃的氢化脱氟反应Fig.8 Hydrodefluorination of difluoroolefins 1.4 光催化在氢化脱氟中的应用MOHAMMAD等[24]报道了以铱络合物作为催化剂在光照条件下对吡啶及其衍生物进行脱卤素处理. 文章的研究通过改变催化剂的结构或者通过改变试验条件来提高其选择性，而MOHAMMAD等发现可以通过改变吡啶上的官能团将不同位置上的碳氟键氢化.图9 光照条件下选择性氢化脱氟Fig.9 Selective dehydrofluorination under light conditions2 氯代芳香化合物的氢化脱氯反应在环境中氯化物的积累是一种很严重的危害. 而卤素作为一类官能团往往作为引导基团出现，在这之后卤素是需要除去的. 因此芳香族化合物C-Cl键的氢化反应无论是从环境保护还是有机合成的角度都是一类很重要的反应. 这类氢化反应通常是由过渡金属主导的，主要是Ru、Rh、Ni、Pd、Pt等. 其中Ni的催化效果相对优于其他过渡金属. 它们通常以配合物的形式作为催化剂出现[25-26]，但也与其他常见金属以合金的形式出现. 在过渡金属催化作为主流的前提下也有人报道了光催化以及电催化等比较新颖的催化技术[27-29]. 这类催化技术相较于过渡金属催化反应条件更加温和，反应速度更快. 但其缺点在于其适用性相对过渡金属催化较低.2.1 复合型金属催化剂在氢化脱氯中的应用NGUYEN等合成了一种Cu2O/Pd的立方体复合材料最为催化剂[30]. 将钯纳米颗粒沉积在氧化铜立方体上即可制得目标催化剂，催化剂将光的能量转化为化学能量，用于可持续的催化反应. 反应可以有效的将联苯的氯化物进行脱卤素处理. 这类催化剂以光作为能源，在目前的全球能源状况下这类催化剂的出现使得快速获取可持续能源成为可能. 催化剂可以重复利用，并且容易制造且可以有效地控制催化剂的尺寸、形状等物理结构. 但是其缺点在于这类催化剂的使用范围较窄. 虽然光催化很有吸引力，但传统上它仅限于氧化还原化学反应. 因此，基于光的方法对非光反应性催化反应的应用仍然非常罕见. 解决这一限制的一种方法是利用多个催化领域制造多组分光催化体系结构. 对于这种方法，半导体材料优势明显，因为它们的光诱导电荷转移特性，在半导体界面上快速传输电荷是提高能量转换效率的关键.图10 钯负载催化剂的氢化脱氯反应Fig.10 Hydrodechlorination of palladium supported catalystsSABEROV等[31]制备了一种新型的带芳香取代基的钯卤代化合物的立体屏蔽碳纳米管. 当复合物作为氯苯、二氯苯和六氯苯的加氢脱氯催化剂时，具有很高催化效率. 优化后的方法比目前已知的过渡金属碳化合物更有效. 最活跃的催化剂是氯化钯和碘化物的单碳化合物，两者都具有芳香取代基. 反应在强碱存在的条件下80 ℃即可进行，反应具有很好的选择性，产率最高可达98%.图11 钯高效催化氢化氯苯Fig.11 Efficient Catalytic Hydrogenation of ChlorobenzeneKATAYAMA等[32]于2016年研究了在Rh/C催化剂的作用下，金属钙对六氯代和六溴苯的氢化反应. 反应在室温下以乙醇为溶剂即可进行. 多氯联苯类化合物由于其卓越的热稳定性而广泛应用于粘合剂、浇筑剂、增塑剂、油漆添加剂，以及电气中的阻燃剂和绝缘体等领域. 然而随后这类物质引发了大量的中毒事件，于20世纪70年代被禁止生产和使用. 目前世界上仍然存在严重的PCB问题，因此多氯联苯类物质的绿色化处理具有重要的意义.2.2 饱和盐溶液用于提高氢化脱氯反应的效率XUE等[33]于2016年报道了以饱和醋酸钠为溶液的新催化体系. 醋酸钠溶液可以将钯碳催化剂的在氯苯的氢化脱氯反应中的催化效率提高至100%. 醋酸钠价格便宜，对环境也很友好，还可以大大提高催化剂的催化效率. 醋酸钠不仅能提高钯碳催化剂在氯苯氢化反应的催化效率，对氟苯、溴苯及其衍生物也有相同的效果. 以上所述优势使得钠盐体系具有很高的潜在价值.2.3 环保、经济型氢化脱氯技术2.3.1 光催化氢化脱氯技术可见光催化技术已发展成为有机化学中一种强有力的合成方法. 除了活性金属配合物外，罗丹明等有机染料也被使用，因为它们具有很强的还原能力，能使光诱导的电子转移到芳基溴，甚至是电子回收基团的芳基氯. 然而，氯苯、氯甲苯和氯茴香醚等具有较高还原电位的芳基氯离子，已超出了目前可见光光催化的范围. 此外，一些镧系碘化物的强度足以降低芳基氯的含量，但需要化学计量的量.MEYER等[34]在2017年报道了一种在光照条件下具有强还原性的催化剂. 因为金属离子对光致电子转移具有有利的影响所以将这类金属离子耦合的电子转移与连续的光诱导电子转移相结合，使存在二异丙基乙胺作为电子供体的情况下，氯代苯与蓝光的单电子还原. 金属离子的存在扩展了光催化的底物作用范围，使其具有极大的还原电位.图12 Lnl2和光催化剂对芳基氯化物的脱卤素作用Fig.12 Reaction of aryl chlorides by Lnl2(cat) with photoredox catalysis2.3.2 磁性、纳米钯催化剂氢化脱氯技术PÉLISSON等[35]于2015年报道了具有磁性的钯纳米复合催化剂. 这是一种新型高效的清洁催化剂技术，它可以使用诸如水或非水的环境安全型溶剂. 这一新兴催化剂能够催化氯代芳香性化合物的氢化反应，产率可以高达98%. 催化剂的磁性和催化剂的高催化效率使得产物与催化剂的分离变得简单，也使得其回收变得简单. 由于制作简单，回收的催化剂只需要经过简单的修复就可以再次投入使用.图13 在正己烷或水中使用Pd0@g-Fe2O3纳米催化剂进行卤代烷的脱卤Fig.13 Dehalogenation of halogenoarenes with Pd0@g-Fe2O3 nanocatalyst in n-hexane or water这种磁力驱动的分离方法可以被认为是一种清洁、廉价和高度可伸缩的技术，避免了过滤步骤. 裸磁性纳米颗粒(NPs)在一些催化过程中被成功地用作催化剂，也可以用无机支架保护. 在钯纳米物种的例子中，有许多文献报道了它们在磁性表面上的固定化，这是由外部的有机试剂修饰的. 然而磁性表面的功能化仍然很耗费时间，需要使用有机试剂. 最近有报道称，在不使用外部修饰剂的情况下，直接将纳米物质固定在氧化铁未修饰的表面上. 文章报道的磁性氧化铁支架上的钯NPs的直接形成，采用了浸渍法和不使用表面修饰剂. 这种方法简单直接而有效，有很好的应用前景.2.3.3 长链烷基钯络合物催化的氢化脱氯反应RUHLING等[36]于2017年报道了长烷基链NHC钯配合物可用于氯苯及其衍生物的氢化脱氯反应. 长链NHC钯配合物可溶于亲脂溶剂，如庚烷. 这些复合物使芳基氯的胺化和氢化反应在庚烷的广泛的底物中具有中等到良好的产量. 在过去二十年中，氮杂环碳化合物(NHCs)已成为同质催化领域的主要配体之一. 因此，开发新型的特制的NHCs是非常可取的，可以使新的转化或将已有的反应引入新的反应介质. 在对这些钯复合物的研究中，人们观察到它们在亲脂溶剂中的高溶解度，如正庚烷，这促使在合成相关的长链NHC钯复合物的同时在催化中应用它们. 烷烃溶剂的使用具有相当的吸引力，因为它们在LCA(生命周期分析)和EHS环境、健康和安全分析中具有很高的地位. 而且由于烷烃价格便宜，又有高热量使得它能够通过焚烧的方法进行处理，因此拥有很高的工业利用价值.图14 长烷基链NHC钯配合物在亲油介质中对芳烃的氢化作用Fig.14 Long alkyl chain NHC palladium complexes for the hydrodehalogenation of aryl chlorides in lipophilic media2.3.4 树脂负载钯纳米颗粒脱卤素SHABBIR等[37]于2016年研究了钯纳米粒子负载于树脂上作为催化剂用于催化氯化芳烃和多氯联苯的氢化脱氯反应. 这种形式的催化剂使得回收变得简单，而且催化剂的损失可忽略不计. 研究重点关注使用树脂支撑的钯催化剂对氯化芳烃以及多氯联苯的加氢脱氯作用. 文章不再使用氢气作为氢的来源，而是把甲酸铵作为新的氢的来源. 考虑到氢气在使用过程中的种种不便，甲酸铵的优势显得无与伦比. 图15 一氯、二氯和多氯芳烃的氢化脱氯Fig.15 Hydrodechlorination of mono-, di- and polychlorinated arenesZHONG等[38]于2016年研究了三种聚合物均能有效地负载钯纳米粒子，这种形式的催化剂能有效提高氢化脱氯性能.3 结语钯碳和金属镍催化加氢是公认的氢化脱卤方法，但是这类方法不可避免地用到氢气和压力反应器. 而且由于碳氟键和碳氯键等键能较高，这类金属催化剂很难对其进行催化. 人们尝试对催化剂进行改进，于是出现了金属络合物、金属纳米颗粒、金属负载物等催化剂. 这些改进很好地提高了催化剂的催化效率. 也有人提出对催化体系进行改进，饱和盐溶液用于提高氢化脱氯效率是一个较成功的案例. 光催化氢化脱卤和电催化氢化脱卤是较新的一类技术，目前已经取得了一定的进展. 由于其在环保、能源、安全等方面的巨大优势使得人们竞相投入对这类技术的研究. 这类技术也必将取得巨大的成果.参考文献：【相关文献】[1] ALONSO F, BELETSKAYA I P, YUS M. 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基因毒性杂质作用原理-中文版
遗传毒性致癌物发生致癌和致突变的作用，第一步一般认为都是和DNA发生反应。
从机理上理解基因毒性杂质的作用原理，不用死记硬背，就能轻松记住所有的基因毒性杂质。
根据Miller的理论：致癌物要么是亲电试剂，要么可以代谢成亲电试剂。
然后和DNA的亲核基团发生反应。
DNA的亲核活性基团主要有：•碱基上的氮•碱基上的氧•磷酸酯骨架先来看一下DNA的结构双螺旋的DNA主要含有四个碱基，分别是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶以及磷酸酯的串联骨架。
这些嘧啶和嘌呤上面的氮氧都富有电子，如果遇见一些缺电子的试剂，很容易发生取代等反应。
事实上，DNA的反应种类除了只反应某一处位点外，还会有一些比较复杂的反应类型：•可以看到有的碱基上不仅含有一个亲核位点，如果一个致癌物有两处亲电位点，反应一处后，还会和碱基的另外一个位点反应，生成一些小环。
•双亲电基团的另外一个基团也有可能和两个不同的碱基链接，甚至可以和两个螺旋上的不同碱基链接。
•也会有可能另外一个基团和蛋白质反应，造成DNA-蛋白质的链接。
DNA的反应活性除了亲核性之外，主要受空间结构的影响。
Guanine中的N7位置位于DNA双螺旋的大沟槽处，空间较大，容易和亲电试剂接触，反应活性显然要比Adenine中处于小沟槽中的N3（红色数字）要高。
当然根据结构也能预知，Adenine的N1和Cytosine的N3（绿色数字）位置处于狭窄的分子空间内，又有氢键相连，所以基本上没有反应活性。
DNA反应并不都是反应在氧和氮上，比如粉红色的C8位置也能发生反应，不过该反应也是先和相邻的N7反应然后重排到C8。
纯粹的理论说明略显枯燥，下面会详细介绍每一类含有警示结构的致癌物。
酰化试剂酰基卤化物酰基卤化物由于卤原子电负性较大，吸引电子，导致羰基碳非常缺电子，一旦和DNA接触，会和腺嘌呤的羰基氧发生酯化反应。
二甲氨基甲酰氯和二乙氨基甲酰氯被IARC归为致癌物2A类。
异氰酸酯是具有多种商业应用的高活性化合物。
第六章 卤代芳烃
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第三节 定义： 定义： 卤代芳烃 芳烃分子中的一个或几个氢原子被卤原子取代后的化合物称为 卤代芳烃。
卤代芳烃。
分类： 分类： １．侧链取代的卤代芳烃 １．侧链取代的卤代芳烃 Ｂｒ ２．芳环上取代的卤代芳烃 ２．芳环上取代的卤代芳烃 ＣＨ２Ｃｌ ＣＨ２ＣＨ２Ｃｌ 一、卤代芳烃的命名 二、卤代芳烃的制法 三、卤代芳烃的物理性质 四、卤代芳烃的化学性质 １．苯环位置对卤原子活泼性的影响 苯环位置对卤原子活泼性的影响 ２．芳环上的亲核取代反应 ２．芳环上的亲核取代反应 ３．芳环上的亲核反应机理 ３．芳环上的亲核反应机理 ４．与金属作用 ． ５． 芳环上的亲电取代反应 一、卤代芳烃的命名 １．卤原子直接与芳环相边连时，以芳烃为母体， １．卤原子直接与芳环相边连时，以芳烃为母体，卤原子作为取代基 卤原子直接与芳环相边连时 ＣＨ３ Ｃ２Ｈ５ ４－氯甲苯 （对氯甲苯） 对氯甲苯） Ｃｌ Ｂｒ Ｃｌ ２－氯－４－溴乙苯 ２．卤原子与侧链相连时，通常以脂肪烃为母体 卤原子与侧链相连时， 卤原子与侧链相连时 αβ ＣＨ＝ＣＨＢｒ ＣＨＣＨ２ＣＨ２Ｃｌ ＣＨ３ β－溴代苯乙烯 ３－苯基－１－氯丁烷 苯基－ 二、卤代芳烃的制法 １．直接卤化法 １．直接卤化法 芳环的直接卤化与芳烃侧链的直接卤化的机理是不同 的。
芳环的直接卤化是通过亲电取代反应，而芳烃侧链 进行的。
的直接卤化是按自由基机理进行的。
由于芳烃侧链的α原子比较活泼，取代反应多发生 由于芳烃侧链的α原子比较活泼， 在α位。
ＣＨ３ Ｃｌ ２ ｈｖ ＣＨ２Ｃｌ Ｂｒ２ ＣＨ２ＣＨ３ ＣＨＣＨ３ Ｂｒ ｈｖ 一般Ｃｌ 的活性高于Ｂｒ 而选择性要小于Ｂｒ 一般Ｃｌ２的活性高于Ｂｒ２，而选择性要小于Ｂｒ２。
因此乙苯的溴化得到一种产物； 因此乙苯的溴化得到一种产物；而氯化得到的是 氯代的混合物。
食品中天然防腐剂的研究进展
食品中天然防腐剂的研究进展目录一、内容描述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)二、食品中天然防腐剂的种类与特点 (4)2.1 食用菌类天然防腐剂 (5)2.1.1 菌种选育与优化 (6)2.1.2 子实体的提取与纯化 (8)2.1.3 生物活性评价与应用 (9)2.2 植物源天然防腐剂 (10)2.2.1 中药提取物 (11)2.2.2 植物精油 (13)2.2.3 植物提取物的应用与挑战 (14)2.3 微生物源天然防腐剂 (15)三、食品中天然防腐剂的抑菌机理研究 (16)3.1 化学成分与抑菌作用 (17)3.2 信号传导与抑菌机制 (18)3.3 机理研究方法与应用 (20)四、天然防腐剂的复配与增效研究 (21)4.1 复配防腐剂的抑菌效果 (22)4.2 复配防腐剂的协同效应 (23)4.3 复配防腐剂的稳定性与安全性 (25)五、食品中天然防腐剂的稳定性研究 (26)5.1 温度对天然防腐剂稳定性的影响 (27)5.2 pH值对天然防腐剂稳定性的影响 (28)5.3 光照对天然防腐剂稳定性的影响 (29)六、食品中天然防腐剂的毒理学研究与安全性评价 (30)6.1 急性毒性试验 (31)6.2 亚慢性毒性试验 (32)6.3 致癌性评估 (33)6.4 致畸性评估 (35)七、天然防腐剂在实际食品中的应用案例分析 (35)八、展望与挑战 (37)8.1 天然防腐剂的发展趋势 (38)8.2 存在的问题与挑战 (40)8.3 未来研究方向与展望 (40)一、内容描述随着人们生活水平的提高，对食品安全和食品保质期的要求也越来越高。
为了满足这一需求，科学家们一直在研究和开发新型的天然防腐剂，以延长食品的保质期并减少对人体健康的潜在风险。
本文档将详细介绍食品中天然防腐剂的研究进展，包括其来源、种类、作用机制、应用领域以及未来的发展趋势等方面。
通过对这些方面的深入探讨，我们可以更好地了解天然防腐剂在食品工业中的应用价值，为今后的研究和实践提供有益的参考。
Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展
２０１５年３月第２３卷第３期 工业催化ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳ Ｍａｒ．２０１５Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．３综述与展望收稿日期：２０１４－０９－３０；修回日期：２０１４－１１－２５ 基金项目：内蒙古自治区高等学校科学研究项目（ＮＪＺＹ１１０３４）；内蒙古自治区重大基础研究开放课题（２０１３０９０２）作者简介：郭晓燕，１９８９年生，在读硕士研究生，研究方向为多相催化。
通讯联系人：徐爱菊，教授，硕士研究生导师。
Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展郭晓燕，徐爱菊 ，王 奖，贾美林，照日格图（内蒙古师范大学化学与环境科学学院，内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古呼和浩特０１００２２）摘 要：Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应是典型的碳碳键偶联反应，反应合成的联苯类化合物是重要有机化工原料，应用前景广阔。
初期采用均相Ｐｄ催化剂，不能重复利用，工业化生产受到限制。
改用多相Ｐｄ催化剂催化反应，需要添加剂导致产物分离困难。
多相Ａｕ催化剂适用性受到限制，反应底物局限于碘代芳烃，双金属催化剂在催化活性与选择性方面均有较好的优势。
综述Ｕｌｌｍａｎｎ－ｔｙｐｅ偶联反应中均相Ｐｄ催化体系、多相Ｐｄ催化体系、多相Ａｕ催化体系以及多相双金属催化体系催化剂的研究进展，阐述反应机理，并对Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应研究进行展望。
关键词：催化化学；Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应；Ｐｄ催化剂；Ａｕ催化剂；双金属催化剂ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０３．００２中图分类号：Ｏ６４３．３６；ＴＱ４２６．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ １１４３（２０１５）０３ ０１７２ ０６ＲｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＵｌｌｍａｎｎＣｏｕｐｌｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎｓＧｕｏＸｉａｏｙａｎ，ＸｕＡｉｊｕ，ＷａｎｇＪｉａｎｇ，ＪｉａＭｅｉｌｉｎ，ＢａｏＺｈａｏｒｉｇｅｔｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＣａｔａｌｙｓｉｓ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００２２，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ，ａｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆＣ—Ｃｂｏｎｄｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｉｓｕｓｅｄｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｔｈｅｂｉａｒｙｌｓ．Ｂｅｉｎｇｃｒｕｃｉａｌｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｓｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓｈａｖｅｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓ ｐｅｃｔｓ．Ｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｄａｙｓ，ｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＰｄｃａｔａｌｙｓｔｓｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅｕｓｅｄｒｅｐｅａｔｅｄｌｙａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗａｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ．Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍｃａｔａｌｙｓｔｓｃａｔａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｓｅｐａ ｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｇｏｌｄｃａｔａｌｙｓｔｓｉｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｒｅｃｏｎｆｉｎｅｄｔｏａｒｙｌｉｏｄｉｄｅｓ．Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ，ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｓｈａｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｃａｔａｌｙｓｔｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒＵｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍ，ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍ，ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｇｏｌｄａｎｄｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｓａｎｄｐｏｓｓｉｂｌｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐａｔｈｗａｙｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＵｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｓａｒｅｏｕｔｌｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔａｌｙｔｉｃｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；Ｕｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ；ｐａｌｌａｄｉｕｍｃａｔａｌｙｓｔ；ｇｏｌｄｃａｔａｌｙｓｔ；ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０３．００２ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：Ｏ６４３．３６；ＴＱ４２６．８ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８ １１４３（２０１５）０３ ０１７２ ０６ １９０１年，ＵｌｌｍａｎｎＦ等［１］发现两分子卤代芳烃发生碳碳键偶联生成联苯类化合物，之后该反应被Copyright ©博看网. All Rights Reserved. ２０１５年第３期 郭晓燕等：Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展 １７３ 命名为经典Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应。
2019光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联合成砜类化合物
2019光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联合成砜类化合物1. 引言1.1 概述本篇长文主要介绍了2019年光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联合成砜类化合物的研究。
近年来，有机合成领域的研究引起了广泛关注，其中光促进反应是一种受到重视的策略。
借助光能作为能源来源可以使反应条件更温和、选择性更高、步骤更简单，并且可降低废物的产生。
因此，本研究以亚磺酸钠和卤代芳烃偶联反应为模型，在光促进条件下合成了砜类化合物。
1.2 文章结构本文分为五个部分：引言、正文、光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联反应机理探究、砜类化合物在有机合成中的应用前景以及结论。
在引言部分，我们将介绍本次研究的背景和意义，概述文章结构，并明确本次实验的目标。
1.3 目的本次实验旨在利用光促进条件下进行亚磺酸钠和卤代芳烃偶联合成砜类化合物的反应，并探究其机理。
通过此实验，我们希望验证光促进反应的有效性，并为研究砜类化合物在有机合成中的应用前景提供有价值的参考。
以上为文章“1. 引言”部分内容的详细介绍。
2. 正文在有机化学领域，亚磺酸钠和卤代芳烃的偶联反应一直是一个备受关注的研究领域。
近年来，光促进的反应方法为该领域带来了重大突破和进展。
本文旨在综述2019年亚磺酸钠和卤代芳烃偶联合成砜类化合物的最新研究进展。
2.1 光促进的反应条件优势传统的亚磺酸钠合成中，常使用金属还原剂、高温或酸性催化剂等条件。
然而，这些传统方法存在着操作复杂、试剂污染等问题。
相较而言，光促进的反应具有简单易行、环境友好等优势，并且可以实现高选择性和较高产率。
2.2 光促进的反应机理探究光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联反应机理是本文探究的重点之一。
通过对已有文献进行综述分析，发现该反应机理可能涉及到活性中间体的生成与转化过程。
然而，具体的反应机理仍存在尚未解答的问题，需要更多实验探索和理论研究予以完善。
2.3 实验条件与结果讨论本文还对光促进的亚磺酸钠和卤代芳烃偶联反应中不同实验条件下的结果进行了详细讨论。
第十九章自由基取代反应ppt课件
这种结果可以归结于芳香溶剂和氯原子之间形成 了复合物，以致氯原子的活泼性减小，选择性加大。
19.2.3 反应条件的影响 不同温度，伯仲叔氢被氯原子提取速度
溶剂对自由基取代反应几乎没有什么影响，在溶 液中的反应和正气相中的反应在性质上很相似。但是， 在有的反应里，溶剂也能造成一些区别。
例如，2,3-二甲基丁烷，在脂肪溶剂中给予60% 2,3-二 甲基丁基氯-1和40％2,3-二甲基-2-氯丁烷；而在芳香溶 剂小， 则两者的比例变为大约10:90。
第二节 自由基取代反应影响因素 在链锁反应中，决定形成什么产品的步骤时常是 提取。自由基几乎从来也不提取四阶的或三价的原子， 也很少提取两价的原子。自由基提取的几乎全是一价 的原子， 因而从有机化合物提取的是氢或者是卤素。
19.2.1 取代基的影响
a.取代基诱导效应的影响: 伯氢、仲氢和叔氢被提取的相对活性
第十九章 自由基取代反应
自由基取代反应是指自由基试剂与底物发生的 取代反应：
C X +Y
C Y+ X
自由基反应机理包括四种类型： 1) 自由基形成和转变:
(2)自由基袭击作用物(双分子反应)
自由基可以和稳定的有机分子作用，形成另 外一个自由基，后者自由基可以作为加成、聚合、 或取代反应中的引发剂。这种反应经常是链锁反应。
终止方式： 1)简单的偶合
2) 歧化 3) R提取氢原子
机理的证实：
从苯的芳香基化反应里， 曾经离析到过歧化产品 和偶合产品。CIDNP也检定到过这种中间体。
19.1.3 非经典自由基取代反应机理
例1，在光催化的卤代反应里，一般得到的是许多产品 的混合物。但是，溴代一个含有溴原子的碳链则位置 选择性很高。溴代烷烃的溴代反应，8494%取代在分 子中原有的溴的邻位碳原子上。
三氟乙酸钠对卤代芳烃的三氟甲基化反应
三氟乙酸钠对卤代芳烃的三氟甲基化反应我们从氟元素在元素周期表上的特殊位置所预期的那样，它具有一些极端的特性，特别是极限电负性和氧化电位。
因此，氟元素不能通过化学反应进行制备。
1774年瑞典化学家舍勒在研究硫酸与萤石的反应时制得了氢氟酸，但由于氢氟酸对人体的极大毒性以及由氢氟酸制得氟单质较为困难，直至1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟，有机氟化学的发展和含氟有机化合物的实际应用才真正开始。
在二十世纪四五十年代后期，将氟原子引入天然产物分子的做法是完全不可想象的。
当时人们的所有已知事实都清楚地表明，氟是一种非生物元素，它的应用仅限于军事和特殊材料的需求。
此外，一些天然存在的氟有机化合物的毒性也非常大，从而难以实现其真正利用。
第一个含氟药物产品氟氢可的松的发现是源于人们对9α-卤代可的松系列衍生物进行的系统研究，原始的研究中尚未包括氟化物。
1953年，Fried和Sabo开始研究9α-卤代可的松的生物活性与卤素原子的大小之间的关系时发现作为糖皮质激素，9位氟取代的醋酸可的松比相应的母体化合物抗炎活性可高达10倍以上，首次公开展示了将氟原子引入药物分子的特定位置可改善其生物活性。
自那时开始，氟元素才正式作为药物中地位重要的取代基而存在。
二十世纪五十年代科学家对于含氟药物做了一系列研究，这些研究都证明了氟元素在生物活性化合物的设计和开发中的一些通用原理：用氟代替氢和羟基，以及将天然化合物的氟化衍生物用作抗代谢物，这些通用原理放到今日依然具有其科学性和可参考性。
单氟乙酸钠是第一种分离的氟化天然存在的化合物，它被证明具有极高的毒性，是许多澳大利亚，巴西和非洲灌木的毒性来源。
如O'Hagan所证明的那样，少数其他已知的含氟天然产物实际上源自5'-氟-5'-脱氧腺苷。
这些含氟的天然产物具有结构相似性，它们大多是羧酸衍生物，包括1986年从卡特彼勒链霉菌中分离出的独特氨基酸，4-氟苏氨酸。
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一、项目名称发现致癌性卤代芳烃自由基产生新机制二、提名者及提名意见提名专家：江桂斌项目完成人朱本占研究员长期从事自由基化学生物学与环境污染物自由基毒性机理方面的研究，取得了具有独创性和系统性的研究成果，特别是突破了经典羟基自由基产生理论（Fenton反应），发现了一类不依赖于过渡金属离子的卤代醌介导产生羟基自由基，化学发光和重排反应的新型分子机制，首次检测并鉴定了一类新型的以碳为中心的醌自由基，发现卤代醌介导产生的多种活性自由基中间体能诱导产生DNA等生物大分子的氧化损伤，提出五氯酚及其它持久性卤代芳烃污染物致癌的自由基新机制。
该项目研究成果丰富和发展了经典羟基自由基产生理论，在有机污染物自由基产生机制和毒性效应研究方面有重要突破，形成了比较系统的理论与方法体系，在国际权威综合性学术期刊《美国科学院院刊》PNAS连续发表五篇相关论文，有关成果被写入经典教科书《Free Radicals in Biology and Medicine》, 多次被Science等期刊作专栏或亮点/封面介绍，入选中科院“十二五”重大科技成果及标志性进展。
朱本占研究员应邀担任美国化学会著名毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.等多个学术期刊的编委或特约/专刊编辑，并多次在重要国际学术会议如Gordon Conference上做大会/特邀报告；曾获中科院“百人计划”、国家基金委“杰青”和“创新群体”基金支持，终期评估三项皆为“优秀”；荣获中科院“杰出科技成就奖” 和徐元植顺磁共振发展奖励基金“杰出贡献奖”。
提名该项目为国家自然科学奖二等奖。
三、项目简介自由基，特别是羟基自由基(•OH)的形成机制，在化学、生物医学及环境科学与技术等多项前沿研究领域中均十分重要。
本项目属于环境化学与毒理学、物理有机化学等多学科交叉领域。
项目完成人长期从事自由基化学与卤代芳香环境污染物分子毒性机理研究，取得以下具有独创性和系统性的研究成果：1. 突破经典•OH产生理论，发现了一类不同于经典Fenton反应的卤代醌介导的•OH产生新机制，提出五氯酚等卤代芳烃致癌的自由基新机理；首次检测/鉴定了一类新型的碳中心醌自由基，为先前提出的卤代醌诱导的氢过氧化物分解的亲核取代/均裂分解机制提供了直接实验证据；采用新型自由基捕获剂，首次分离纯化了醌碳加合物的自由基形式，建立了ESR自旋捕获与HPLC/MS联用的未知自由基检测鉴定新方法；发现卤代醌介导产生的多种活性自由基能导致DNA损伤。
•OH产生新体系和未知自由基鉴定新方法被国内外多个课题组采用，引发并引领了系列后续研究。
2. 发现异羟肟酸对致癌性卤代醌解毒机制并非是由于其经典的络合铁的能力，而是通过一类非同寻常的可在正常生理条件下即可进行的两步Lossen重排反应，而经典Lossen 重排只在加热/碱性时发生；进而发现卤代醌活化的系列新型重排反应和新型活性氮中心自由基产生/DNA加合物形成机理，具有重要理论和生物环境意义。
3. 发现四卤代醌/H2O2可产生依赖于内源性•OH的一类全新的二次化学发光(CL)体系及作用机理，并推广到五氯酚及其它卤代芳烃在高级氧化的降解过程中。
据此，开发出一项快速灵敏且简单有效的CL分析手段，不仅可用于定量检测痕量的卤代芳烃类环境污染物/药物如五氯酚及甲状腺素等，还可对高级氧化过程中卤代芳烃的降解动力学进行实时监测，该方法获国家发明专利。
以上系统性研究成果丰富和发展了经典•OH产生理论，在卤代芳烃污染物自由基产生机制和毒性效应研究方面有重要突破，推动并引领了污染物自由基化学和毒理学的发展，形成了比较系统的理论与方法体系，研究成果在国际权威综合性学术期刊《美国科学院院刊》以自由投稿方式发表五篇论文。
有关成果被写入《Free Radicals in Biology and Medicine》经典教科书, 多次被Science等期刊作专栏或亮点/封面介绍, 入选中科院“十二五”重大科技成果及标志性进展（为资环领域唯一入选项目）。
由于在自由基化学与毒理学方面的影响，应邀在美国著名的“Gordon研究会议”上作50分钟大会报告，在“第14届国际自由基研究大会”上作邀请报告，在“香山会议”、“双清论坛”等作专题报告；应邀担任美国化学会著名毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.等多个学术期刊的编委或特约/专刊编辑；当选为中国环境诱变剂学会“活性氧生物效应专业委员会”副主任，中国生物物理学会“生物与医学自由基分会” 理事；2006年获中科院“百人计划”，2009年获国家自然科学基金委“杰出青年基金”支持，终期评估皆为“优秀”；作为“创新群体”学术带头人，2013年获国家基金委“创新群体”基金支持，2016年被评为“优秀”；荣获2013年度中科院“杰出科技成就奖”，2018年徐元植顺磁共振发展奖励基金“杰出贡献奖”。
四、客观评价1. 项目发现的一类不依赖于过渡金属离子的卤代醌介导的氢过氧化物的分解产生羟基和醌碳自由基的新型分子机制，获得国际权威的认可，被美国化学会化学毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.多次作为Spotlight介绍，被大量著名期刊引用，引发系列后续研究，多次被邀请作大会特邀报告。
在自由基研究领域的国际权威 Barry Halliwell教授主编的有关自由基生物与医学方面的教科书“Free Radicals in Biology and Medicine”的最新版本中（4th Edition, 43-44, Oxford University Press, 2007）得到了专门介绍和讨论，并十分罕见地以私人通讯方式引用了当时由于申请基金而尚未正式发表的最新发现。
（其他证明1）2007年7月应邀在美国召开的有关自由基化学与生物学的Gordon ResearchConference“高登研究会议”上作了50分钟的邀请报告（其他证明2）。
两年一次的国际自由基研究大会是本领域最有影响的会议之一。
项目完成人参与组织了2008年10月在北京主办的第14届国际自由基研究大会，并被邀请在会议上作了30分钟的特邀报告（其他证明3）。
这次会议的成功举办对中国在自由基领域的研究产生了积极影响。
上述系列研究受到了国际同行的重视和肯定，在许多专著/综述文章中得到了大段引用和讨论：美国自由基研究学会主席, Iowa大学Garry Buettner教授在其发表的PNAS等文章中引用项目完成人的多篇文章以支持其研究结论（PNAS, 2009, 106, 9725；（其他证明4）。
该项目发现的新型•OH产生的卤代醌/H2O2系统在国内外引发了系列后续研究，进一步验证或拓展了该项目的发现，取得许多重要研究成果（其他证明5）该项目建立的BMPO-ESR自旋捕获-HPLC/MS联用的未知自由基检测和鉴定的新方法，为国内外多个研究组的研究提供了关键技术，很快就被其他实验室用来成功的检测和鉴定各自复杂体系中产生的多种自由基中间体，引发了系列后续研究，为其机理研究提供了关键证据：吉林大学于吉红院士的团队检测和鉴定了•OH促进沸石结晶化过程中产生的多种碳/硅/氧中心自由基中间体，该项研究发表在Science上（Science, 2016, 351, 1188）；（其他证明6）美国加州大学尔湾分校/德国普朗克化学所 Shiraiwa 教授的团队则在大气颗粒物中检测和鉴定了多种新型碳中心自由基中间体（Arangio, et al., Atmos. Chem. Phys.,(2016) 16, 1761–1771）。
（其他证明7）由于在自由基化学毒理学方面研究的影响，项目完成人应美国化学会著名化学毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.（《化学毒理学研究》）主编邀请，对上述系列研究进行了系统总结并作了展望，论文以Featured Editorial Perspective和Cover的形式作特别报道（其他证明8）。
自2009年起,项目完成人应邀担任Chem. Res. Toxicol.的编委，是第一位来自中国本土的科学家被邀请担任该期刊国际编委（每届3年已连任4届）。
2. 有关异羟肟酸的新型解毒分子作用机制：一类非同寻常的二次Lossen重排反应的研究工作在PNAS发表后不久(代表性论文7)，即被Chem. Res. Toxicol.在其“Spotlight”栏目中作了专门介绍（其他证明9）在此基础上，对卤代醌与异羟肟酸类和醛肟类化合物的反应机理进行了系统深入的研究，发现在正常生理条件下即可发生的的系列新型重排反应，如：异羟肟酸氮原子上取代基的微小改变(H → CH3→ Ph)，将导致与卤代醌反应机理的截然不同(Lossen → Radical → Claisen重排) （J. Org. Chem., 2015, 80, 180）。
近来还发现醛肟类神经毒剂解毒剂可部分保护TCBQ导致的毒性，推测可能通过二次Beckmann裂解、均裂和重排三种机理的竞争。
更为重要的是，在机理研究基础上, 最近首次在体外DNA和活体动物肝脏中中均发现了以氮为手性中心的新型多环芳胺-DNA加合物，提出了其可能的氮/碳自由基（而非先前认为的氮/碳正离子）形成新机制。
3. 项目发现一类全新的依赖于内源性•OH的二次化学发光产生体系，据此开发出一种快速灵敏且简单有效的化学发光分析方法，获国家发明专利，并引发了系列后续研究。
此项研究也受到了我国著名化学发光研究专家，清华大学林金明教授的关注，在其撰写的有关化学发光的综述中，对该研究作了较详细的图文介绍（Analyst, 2013, 138, 5182）（其他证明10）。
这些发现可能具有重要的化学，环境与生物学意义，为今后深入研究这类重要的卤代芳烃污染物提供研究基础与方法学指导 (Sci Rep. 2016, 6, 33159; Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 2934; J. Environ. Sci. 2017, 62, 68)。
受该研究的启发，赵丽霞研究员等发展了采用连续流动化学发光动态监测五氯酚光降解毒性中间产物的方法（Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 2870）。
（其他证明11）以上系统性研究成果丰富和发展了经典•OH产生理论，在卤代芳烃污染物自由基产生机制方面有重要突破，推动并引领了自由基化学的发展，研究成果在国际权威学术期刊《美国科学院院刊》PNAS,以自由投稿方式连续发表五篇论文（第一并通讯作者）。
由于在自由基化学与毒理学方面的影响，项目完成人多次应邀在“香山会议”，“双清论坛”等作专题报告（其他证明12）；有关成果多次被Science等期刊作了专栏或亮点/封面介绍（其他证明13）, 入选中科院“十二五”重大科技成果及标志性进展（为资环领域唯一入选项目）（其他证明14）；应邀担任美国化学会主办的著名毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.，自然出版集团Scientific Report,《科学通报》等多个学术期刊的编委或特约/专刊编辑（其他证明15）；当选为中国环境诱变剂学会“活性氧生物效应专业委员会”副主任，中国生物物理学会“生物与医学自由基分会” 理事；2006年获中科院“百人计划”，2009年获国家基金委“杰出青年基金”支持，终期评估皆为“优秀”（其他证明16）；作为“创新群体”学术带头人，2013年获国家基金委“持久性有毒污染物的环境过程与毒理效应创新研究群体”基金支持，2016年被评为“优秀”；荣获2013年度中科院“杰出科技成就奖”（其他证明17），2018年徐元植顺磁共振发展奖励基金“杰出贡献奖”（其他证明18）五、代表性论文专著目录1.Zhu B.Z., Kalyanaraman B. and Jiang G.B. (2007) Molecular Mechanism formetal-independent production of hydroxyl radicals by hydrogen peroxide andhalogenated quinones. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104: 17575-17578.2.Zhu B.Z., Zhao H.T., Kalyanaraman B. Liu J., Shan G.Q., Du Y.G. and Frei B.(2007) Mechanism of metal-independent decomposition of organic hydroperoxides and formation of alkoxyl radicals by halogenated quinones.Proc. Natl. Acad. Sci. USA104: 3698-3702.3.Zhu B.Z., Shan G.Q., Huang C.H., Kalyanaraman B., Mao L. and Du Y.G. (2009)Metal-independent decomposition of hydroperoxides by halogenated quinones: Detection and identification of a quinone ketoxy radical. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 106: 11466-11471.4.Zhu B.Z. and Shan G.Q. (2009) Potential mechanism forpentachlorophenol-induced carcinogenicity: A novel mechanism for metal-independent production of hydroxyl radicals.Chem. Res. Toxicol. 22:969-977.5.Huang, C. H.; Shan, G. Q.; Mao, L.; Kalyanaraman, B.; Qin, H.; Ren, F. R.;Zhu, B. Z. (2013) The first purification and unequivocal characterization of the radical form of the carbon-centered quinone ketoxy radical adduct.Chem. Commun.49: 6436-6438.6.Shao J, Huang CH, Kalyanaraman B, Zhu B.Z. (2013)Potent methyl oxidationof 5-methyl-2’-deoxycytidine by halogenated quinoid carcinogens and hydrogen peroxide via a metal-independent mechanism.Free Radic. Biol. Med.60: 177-182.7.Zhu B.Z.,Zhu J.G., Kalyanaraman B., Mao L. and Shan G.Q. (2010) Detoxifyingpolyhalogenated quinones by hydroxamic acids via an unusual double Lossen rearrangement. Proc. Natl. Acad. Sci. USA107: 20286-20290.8.Zhu B.Z., Mao L., Huang C.H., Qin H., Fan R.M., Kalyanaraman B., Zhu J.G.(2012)Unprecedented hydroxyl radical-dependent two-step chemiluminescence production by polyhalogenated quinoid carcinogens and H2O2. Proc. Natl. Acad. Sci. USA109: 16046-16051.六、主要完成人情况表姓名朱本占性别男排名 1 国籍中国技术职称研究员最高学历博士最高学位博士工作单位中国科学院生态环境研究中心行政职务无完成单位中国科学院生态环境研究中心所在地北京单位性质科研事业单位参加本项目的起止时间 2007年1月至 2015年12月对本项目主要学术贡献：五篇PNAS论文（代表性论文1，2，3，7，8）中最核心的机理方面的研究是在项目完成人回国后自己组建的实验室中独立完成的，其主要研究思路和实验方案都是项目完成人提出和设计的，许多具体实验也是在项目完成人具体指导或参与下由学生完成的，论文的全部写作主要由项目完成人完成。