Ⅰ 求無機化學研究領域最新發展動態
無機化學研究最新進展
陳 榮 梁文平
(國家自然科學基金委員會化學科學部，北京 100085)
近幾年我國無機化學在國家自然科學基金及其它基礎項目的支持下，基礎研究取得突出進展，成果累累，一批中青年專家的工作脫穎而出。有的專家在科研成果轉化、產業化方面作出了突出成績；有的專家在國際高水平的專業雜志Science, Accounts of Chemical Reserch , Angew.Chem.Int.ed., J. Am. Chem. Soc.上發表了一批有影響的科學論文。以化學著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.和J. Am. Chem. Soc.為例，據不完全統計，近10年來，大陸學者在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發表論文44篇，其中無機化學領域的專家發表18篇，佔41%。特別是近兩年，大陸學者在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發表論文30篇，無機化學領域的專家發表16篇，佔53%，增長迅速；近10年大陸學者在J. Am. Chem. Soc. 上發表論文53篇，無機化學學者發表11篇，佔20%；有機化學領域的專家，在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發表論文8篇；在J. Am. Chem. Soc. 上發表論文14篇，也表現出良好的發展勢頭。我們相信在國家自然科學基金的資助下，化學學科能夠繼續取得基礎研究的突破，開創新領域，開展國際領先的獨創性研究工作。無機化學的在以下幾個方面取得了令人矚目的成績：
1. 中國科技大學錢逸泰、謝毅研究小組在水熱合成工作基礎上,在有機體系中設計和實現了新的無機化學反應,在相對低的溫度制備了一系列非氧化物納米材料。溶劑熱合成原理與水熱合成類似，以有機溶劑代替水，在密封體系中實現化學反應。他們在苯中280℃下將GaCl3和Li3N反應製得納米GaN的工作發表在Science上，審稿人評價為「文章報道了兩個激動人心的研究成果：在非常低的溫度下苯熱制備了結晶GaN；觀察到以前只在超高壓下才出現的亞穩的立方岩鹽相。……」文章已被Science 等刊物引用60次。在甲苯中溶劑熱共還原製成InAs，文章發表在J. Am. Chem. Soc.上；在KBH4存在下，在毒性低的單質As和InCl3反應製得納米InAs，文章發表在Chem. Mater.上；在700℃下將CCl4和金屬Na發生類似Wurtz反應製成金剛石，該工作在Science上發表不久就被美國《化學與工程新聞》評價為「稻草變黃金」；用溶劑熱合成了一維CdE(E=S,Se,Te)，文章發表在Chem. Mater.上；用金屬Na還原CCl4和SiCl4在400℃下製得一維SiC納米棒的工作發表在Appl. Phys. Lett.上，被審稿人認為這是一種「新穎的和非常有趣的合成方法，……將促進該領域更深入的工作」；多元金屬硫族化合物納米材料的溶劑熱合成：如AgMS2 和CuMS2(M=Ga,In)的文章分別發表在Chem. Commum.和Inorg. Chem.；成功地將部分硫族化合物納米材料的溶劑制備降至室溫，其中一維硒化物的工作發表在J. Am. Chem. Soc. 和Adv. Mater.上；不定比化合物的制備和亞穩物相的鑒定：如Co9S8等不定比化合物的溶劑熱合成發表在Inorg. Chem.上，岩鹽型GaN亞穩相的高解析度電鏡鑒定工作發表在Appl. Phys. Lett.上。
2. 吉林大學馮守華、徐如人研究組應用水熱合成技術，從簡單的反應原料出發成功地合成出具有螺旋結構的無機椨謝�擅贅春喜牧希?/FONT>M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4 (M=Co; Ni)。在這兩個化合物中，PO4四面體和VO4N三角雙錐通過共用氧原子交替排列形成新穎的V/P/O無機螺旋鏈。結構中左旋和右旋的V/P/O螺旋鏈共存。這些左旋和右旋的螺旋鏈嚴格交替，並被M(4,4'-bipy)2結構單元連接，形成開放的三維結構。無機螺旋鏈的形成，歸因於M(4,4'-bipy)2結構單元上的兩個聯吡啶剛性分子分別與兩個相鄰螺旋鏈上的釩原子配位產生的拉力。研究結果發表在Angew. Chem. Int. Ed. 2000, Vol. 39, No. 13, 2325-2327。
鑒於在國際上無機水熱合成前沿領域的系統和創新性研究工作，吉林大學無機合成與制備化學國家重點實驗室馮守華教授和徐如人院士2001年應邀為美國化學會《化學研究評述》（Accounts of Chemical Reserch）撰寫綜述論文。綜述題目為「New Materials in Hydrothermal Synthesis」 （Acc. Chem. Res.，34(3)，239?/FONT>247，2001）。該文從以下七個方面系統地總結了新材料水熱合成化學方面的研究成果：微孔晶體；離子導體；復合氧化物和復合氟化物；低維磷酸鋁；無機/有機雜化材料；特殊聚集態材料；材料，生命，環境與社會問題。
3. 南京大學熊仁根、游效曾等在光學活性類沸石的組裝及其手性拆分功能研究方面設計和合成具有手性與催化功能的無機椨謝�踴�畝轡�峁梗��歉男粵斯庋Щ鈈緣奶烊揮謝�┪?/FONT>(奎寧)，以它作為配體同金屬離子自組裝構成了一個能進行光學拆分（或選擇性的包合S-構型）消旋2-丁醇和3-甲基-2-丁醇，拆分率達98%以上的三維多孔類沸石。在成功設計這個類沸石時，我們主要考慮了以下一些因素：負一價陰離子的配體（排除了外部陰離子占據空洞的可能性）；配體具有大量的有機部分增強了疏水性；同時也有親水基團, N、OH等基團共存於一個配體中, 這樣配體具有兩性；多個手性中心（4個）。這是目前第一個能拆分的具有光學活性的類沸石，該工作被認為是非常重要和有意義的工作，發表在Angew. Chem. Int. Ed.,(2001,40,4422-4425)上，並被選為Hot Paper。
4. 中國科學院福建物質結構研究所洪茂椿、吳新濤等在納米材料和無機聚合物方面的工作有30篇論文發表在國際高水平的刊物如Angew. Chem. Int. Ed.，J. Am. Chem. Soc.，Chem. Eur. J.，Chem. Comm.，Inorg. Chem.上，引起了國內外同行的廣泛重視。
他們在納米金屬分子籠（nanometer-sized metallomolecular cage）的合成，結構和性能研究方面考慮有機橋聯配體與金屬離子的協同作用和結構調控，設計合成了一種含有機硫和氮的三齒橋聯配體tpst, 其中的吡啶環與中心隔離體通過柔性的硫醚聯結. 通過tpst配體與兩價的鎳、鈀或鉑離子自組裝反應，我們成功地構築了具有Oh對稱的立方體金屬-有機籠子[Ni6(tpst)8Cl12]，其籠內體積超過1000?3，可以同時容納多種離子和溶劑分子。 該籠子在100° C下穩定並有12個較大的可變的窗口，可以讓小分子進出籠子。這是目前已測定單晶結構的容量最大的一個金屬-有機籠子（ J. Am. Chem. Soc. 2000, 122，4819-4820）。
進行了具有大孔洞的新型金屬¾ 有機類分子篩(New type of metal-organic macroporous zeotype) 的合成，結構和性能的研究。這一方面的研究工作主要集中在合成合適的有機配體設計合成孔洞大小和形狀適宜的復合聚合物。他們最近把tpst 配體和一價的金屬離子進行逐步組裝，製成了一種具有納米級管的一維聚合物[Ag7(tpst)4(ClO4)2(NO3)5]n ， 管中可以同時容納離子和小分子。 這是目前唯一的一種具有金屬-有機的納米管的一維聚合物。
他們還成功地構築了一個新型的具有納米級孔洞的類分子篩[{Zn4(OH)2(bdc)3}· 4(dmso)2H2O]n , 其中孔洞的大小近一納米。骨架的金屬可以是具有催化活性的金屬團簇。把多齒羧酸大配體與稀土金屬和過渡金屬離子反應，製成了多種含稀土金屬和過渡金屬且具有大孔洞的一維、二維和三維聚合物, [Gd2Ag2(pydc)4(H2O)4]n [{Gd2Cu3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Cu2(pydc)8 (H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd2Zn3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Zn2(pydc)8
金屬納米線和金屬-有機納米板的合成和結構研究。設計合成了一些金屬納米線、金屬-非金屬納米線和金屬有機納米板，應用結構化學研究手段，研究它們的自組裝規律、空間結構、電子結構及其物理化學性能，探索空間結構與性質和性能的關系規律。
5．北京大學高松研究小組在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。 外磁場依賴的特殊的磁弛豫現象。 在水溶液中以1:1:1的摩爾比緩慢擴散K3[M(CN)6] (M = FeIII,CoIII), bpym (2,2』-bipyrimidine) 和Nd(NO3)3, 合成了第一例氰根橋聯的4f-3d二維配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]× 3H2O, 24個原子形成的大六邊形環, 分別以頂點和邊相連, 構築成獨特的二維拓撲結構。通過對結構相同的兩個化合物的磁性比較研究，確定了NdIII-FeIII間存在弱的鐵磁相互作用。盡管在2K以上未觀察到長程磁有序，零外場下變溫交流磁化率也表現出通常的順磁行為，但是，在外磁場(2kOe)存在時交流磁化率表現出慢的磁弛豫現象, 與超順磁體和自旋玻璃有類似之處。用該體系幾何上的自旋阻挫給予了初步解釋(Angew. Chem. -Int. Ed., 40(2), 434-437, 2001)。
金屬簇合物為結構單元的超分子組裝。 以混合稀土鹽Dy(ClO4)3和天冬氨酸的水溶液, 調節溶液的pH到大約6.5, 合成得到了一個三維開放骨架結構的配位高分子, 其孔徑達11.78A。 用天冬氨酸這個二元羧酸替代一元氨基羧酸的結果是, 在生理pH條件下形成的氨基酸稀土配合物從分立的四核立方烷結構組裝成三維的超立方烷(Angew. Chem.-Int. Edit., 39(20), 3644-6, 2000)。
氰根橋聯的三維鐵磁體。以以4d金屬離子Ru(III) 穩定的的二氰根配合物[RuIII(acac)2(CN)2]-為「建築塊」與3d金屬離子Mn(II)反應，合成了一個氰根橋聯的類金剛石結構的三維配位高分子。磁性研究表明，Ru-Mn間呈鐵磁性作用，並且在3.6 K 以下表現出長程鐵磁有序。這是第一例含Ru(III)的分子鐵磁體。
緩慢擴散Cu(en)(H2O)2SO4的水溶液到K3[Cr(CN)6]的水-乙醇溶液，得到一個氰根橋聯的結構新穎的三維配位高分子[Cu(EtOH)2][Cu(en)]2[Cr(CN)6]2，磁性研究表明，Cr-Cu間呈鐵磁相互作用，並且在57 K以下表現出長程鐵磁有序。這是第一個結構和磁性表徵的Cr-Cu三維分子磁體(Angew. Chem.-Int. Edit., 40(16), 3031-3, 2001; J. Am. Chem. Soc., 123, 11809-10, 2001)。
6．清華大學李亞棟研究組在新型一維納米結構的制備、組裝方面取得了突出的進展。 李亞棟課題組首次發現了由具有準層狀結構特性的金屬鉍形成的一種新型的單晶多壁金屬納米管，有關研究成果在美國化學會志上(J. Am. Chem. Soc. 123(40), 9904~9905, 2001)報道。這是國際上首例由金屬形成的單晶納米管，鉍納米管的發現為無機納米管的形成機理和應用研究提供了新的對象和課題。
他們還設計利用人工合成的有機無機層狀結構作為前驅體合成出金屬鎢單晶納米線和高質量的WS2納米管，並藉助小角X射線衍射和高分辨電鏡微結構分析，詳細研究了由層狀前驅體到納米管的層狀捲曲機制，為一維納米線和納米管的合成提供了新的方法和思路。這方面的工作發表在德國應用化學(Angew. Chem. Int. Ed. 41(2), 333~335, 2002)和美國化學會志(J. Am. Chem. Soc. 124(7), 1411~1416, 2002)上。
一維氧化物納米線、帶及管由於其廣泛的應用情景而倍受重視。李亞棟等通過液相反應途徑，在較溫和的條件下成功地合成了高質量的a 和b 二氧化錳納米線和納米棒，同時實現了對產物成相的調控。此外，他們還合成出了單晶MoO3納米帶和鈦酸鹽納米管。這方面的工作部分已發表在美國化學會志(J. Am. Chem. Soc. 124(12), 2880~2881, 2002)等雜志上。
無機化學在最近幾年裡所取得的突出進展主要表現在固體材料化學、配位化學方面，在某種程度上與國際保持同步發展。從傳統的無機化學角度來看，生物無機化學和放射化學的研究則相對滯後。在國家自然科學基金委員會政策局、化學部和中國科學院化學部的共同支持下，2002年3月5-7日在深圳舉行了生物無機化學發展戰略研討會。會議分析了國內外生物無機化學發展過程和在目前生命科學和化學科學交叉發展相互促進的強大動力和趨勢。我國生物無機化學是在20世紀80年代開始發生發展的，當時落後於國際約10年。在國家自然科學基金委員會十幾年連續支持下，在全體從事生物無機化學研究者的努力下，生物無機化學的研究10年內躍升了三個台階，研究對象從生物小分子配體上升到生物大分子；從研究分離出的生物大分子到研究生物體系；近年來又開始了對細胞層次的無機化學研究，研究水平逐年提高。我國在金屬配合物與生物大分子的相互作用、金屬蛋白結構與功能、金屬離子生物效應的化學基礎，以及無機葯物化學、生物礦化方面都有了相對固定的研究方向，研究隊伍日益年輕化。但我國生物無機化學的總體水平與國際水平還有一定差距，究其原因是研究經費投入不足，研究周期較長，但最突出的問題是缺乏傑出的青年研究人才。放射化學的研究也表現出以上特點，其中最重要的也是要扶持年青的研究人才脫穎而出。
New Research Progress in Inorganic Chemistry
Chen Rong, Liang Wenping
(Department of Chemical Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085)
Key words: Inorganic Chemistry, Innovation Research Groups, Inorganic Synthesis
Ⅱ 著名青年化學家姜雪峰
姜雪峰，1980年12月出生於甘肅蘭州，現任華東師范大學化學與分子工程學院教授，博士生導師。課題組(主頁)主要從事新方法導向復雜生理活性天然產物全合成研究，在全合成中尋找需要解決的方法學，在方法學中探究如何綠色全合成。我在這里整理了著名青年化學家姜雪峰相關資料，希望能幫助到您。
著名青年化學家姜雪峰
姜雪峰共發表獨立通訊論文60多篇(影響因子大於10 的10 篇)，外文邀請專著6章，申請發明專利43項(2項國際專利)，已授權21項。
2014 年，姜雪峰作為亞洲五名代表之一(中國唯一代表)應邀參加在塞普勒斯舉行的歐洲化學會第六屆青年有機化學家論壇(6th YIW of EuCheMs-Organic Division)並作邀請報告。
2015年，受美國有機化學家Eric Block教授邀請，姜雪峰作為大會主席之一共同組織了美國化學會泛太平洋有機硫化學會議(2015-Pacific Chem-New Organosulfur Chemistry)並作會議邀請報告。
2016年，姜雪峰受德國有機化學家Wolfgang Weigand教授邀請參加了在德國舉行的第27屆國際有機硫化學會議(27th International Symposium on Organic Chemistry of Sulfur)並作大會邀請報告(中國唯一代表)。
2017年，受Springer邀請作為主編組織撰寫《Sulfur Chemistry》工具書。2018年，姜雪峰受邀擔任《亞洲化學》Guest Editor of Homogeneous Catalysis from Young Investigators in Asia 。
2018年，姜雪峰擔任International Symposium on Main Group Chemistry Directed towards Organic Synthesis (MACOS)國際顧問和並作邀請報告。
這位「80後」教授，先後榮獲中組部「萬人計劃」青年拔尖人才，基金委優秀青年科學基金，教育部「長江學者獎勵計劃」青年項目、「新態瞎世紀」優秀人才和「霍英東」基金，上海市「東方學者」和「科技啟明星」各類橡閉猜稱號;獲得德國Thieme Chemistry Journal Award，日本ACP Lectureship Award，葯明康德生命化學研究獎。
姜雪峰榮獲上海市「五四青年獎章」、上海市青年「崗位能手」稱號;並擔任上海市第十三屆政協委員、中國青年科技工作者協會委員，中國化學會青委會委員，中國化學會化學教育委員會委員，中國化學會催化委員會均相催化專業委員會委員;任《化學教育》編委，Wiley旗下《Heteroatom Chemistry》編委，Taylor旗下《Phosphorus Sulfur Silicon and the Related Elements》編委。
研究概覽及近期代表性成果
姜雪峰教授課題組主要從復雜天然產物全合成的視角來構建一系列獨特、高效、實用的反應方法學體系進而運用構建的方法學體系、試劑、配體實現高效綠色的全合成。並對完成的高活性系列天然產物進行化學生物學機理研究，同時解決葯物化學機制問題。
白堅木屬生物鹼是單萜吲哚生物鹼中知名度高且重要的天然產物，它們具有良好的生物活性但自然界中豐度低、提取難度大，因而探究其化學合成吸引了許多化學工作者的興趣。2017年，姜雪峰教授課題組從廉價易得的溴代吡喃酮和手性烯胺原料出發，通過選擇性exo-[4+2]環加成反應高效構建全氫吲哚骨架(C和E環)，後續又通過還原/Wittig橋環開環串聯反應、Pd/C氫化串聯環化反應和Fischer吲哚化等梁型反應獲得三個白堅木屬生物鹼，最後經過簡單的官能團轉化又得到其他11個白堅木屬生物鹼，從而實現了該家族天然產物的發散式合成。
呋喃並喹啉酮和吲哚並香豆素骨架在配體調控下的高效構建[2]
平面生物鹼，即沒有手性胺的生物鹼，這類化合物具有多種重要的葯物活性，例如從喜樹中提取分離的抗癌葯物喜樹鹼，如何發展高效構建這類結構的方法學是合成化學工作者急需解決的問題。2018年，姜雪峰教授課題組以獨特的視角對呋喃並喹啉酮和吲哚並香豆素這兩類結構差異性較大的骨架結構進行逆合成分析後，發現它們都具有共同的2-羥基-2′-氨基二苯炔和羰基結構片段。鑒於此，課題組運用PdII為催化劑，藉助配體效應、配位電負性以及插羰速率的微小差別，大幅度的扭轉了反應途徑，高效實現多種多並環結構生物鹼的多樣性合成。
引領世界的綠色硫化學研究
除了在天然產物全合成及發展新穎高效的合成方法學研究之外，近些年姜雪峰教授更加致力於發展綠色的、環境友好及可持續的硫化學研究。2018年7月，第25屆IUPAC國際化學教育會議在澳大利亞悉尼舉行，姜雪峰教授被遴選為「全球青年化學家元素周期表硫元素代表」，標志著姜雪峰教授的硫化學研究獲得國際認可。
姜雪峰教授課題組運用「從無機硫向有機硫」轉化的理念，構建起獨特的「3S綠色硫化學」(Smelless/Stable/Sustainable)，發展了一系列新穎的綠色硫試劑並解決了它們在水相轉移、可見光催化、綠色氧化等方面的挑戰，值得一提的是，這些獨特的硫試劑及合成方法為含硫葯物的工業生產及工藝優化提供了重要參考，在未來具有廣闊的應用前景。
鑒於多硫化合物廣泛存在於自然界，並且在生命科學、葯物化學、食品化學以及材料科學等領域扮演著重要的角色。2018年，姜雪峰教授課題組在知名雜志Nature Communications上報道了一類新型親電過硫試劑(RSSOMe)，藉助甲氧基的「面具效應」使得與其相連的硫原子發生「極性翻轉」(即RSS+)，再利用甲氧基的電子效應很好穩定了硫硫鍵，進而實現了與多種親核試劑間的過硫化反應，為更廣闊的多硫生命現象解釋和多硫葯物發現開辟了新道路。[3]
工業4.0時代的綠色硫化學夢想
——專訪華東師大化學學院姜雪峰教授
古往今來，人類都相信地球萬物生長的能量來自太陽。樸素的信念從近代以後找到了科學證據：直至上世紀70年代末，人們一直堅信光合作用是所有地球生態圈的基石。但一次太平洋東岸Galápagos Rift的深海科考，卻向世人呈現了生命的另一種可能：在漆黑無光的海底熱泉，在幾乎與世隔絕的冰水熔岩生態圈，如外星生物般的龐貝蠕蟲、管狀水母、鎧甲蝦等物種，在散發著硫化氫異味的地裂深淵處，千奇百怪卻欣欣向榮地野蠻生長。
自此後，千姿百態的海底熱泉(hydrothermal vent)在全球各地被發現。各種板塊邊界、大洋中脊的火山口，難以想像的極端環境中，許多神奇的微生物從不依賴恆星的光芒，卻只對熱泉噴射的硫化物和重金屬化合物情有獨鍾。利用化學能量自給的硫化細菌與古細菌成就了熱泉食物鏈的底端，為更加復雜高級的生命演化鋪就了另類的舞台。
硫化物蘊藏著怎樣的能量，可以為生命本源的探索提供不一樣的劇本?硫化學的探索本身，對於生命之謎的闡釋和生命科學的進步，又會綻放出怎樣綺麗的華彩?讓我們跟隨硫化學專家——華東師大姜雪峰教授一同走進奧妙的硫化學世界。
「硫」砂墜簡，書寫生命元素傳奇
葯明康德：硫元素與硫化物質對於生命演化有哪些重要意義?
姜雪峰教授：硫化學對於生命本源的探索有非凡的意義。自然界與銀河系的硫化物豐度並不算高，生命體卻能將各種形態的硫富集：硫元素並不是生物大分子的主要成分，卻與碳、氫、氧、氮、磷元素構成了人體中六種最為重要的常量元素。硫元素之所以成為重要的生命元素，是因為其在核酸和蛋白質分子形成、血氧傳輸、人體能量代謝等大量生命現象中的生化反應中充當還原劑、穩定劑。
自然界存在硝化菌、鐵細菌、一氧化碳細菌等多種無光合作用的自養型生物，但它們都無法支撐獨立的生態圈群落。至今，人類只在海底熱泉的火山口，發現完全以硫化細菌為食物鏈基礎、與光合作用生態圈迥然相異的生命體系。很多學者形成的共識是生命的初始舞台誕生於極端的地質環境，因為一馬平川的環境很難產生劇烈的物質轉化與化學反應，只有星球撞擊、板塊運動、地震火山才能孕育豐富的地貌與生命的火花。而海底熱泉的極端生態，很可能與地球形成的早期環境類似，無疑是我們探索生命本源的極佳樣本。
硫元素對於人的飲食健康也非常重要。榴槤、洋蔥、大蒜這些有著「怪怪味道」的果蔬富含硫化物，其實是大自然因地制宜賜予人類的保健品，可殺菌消炎、活血化瘀、促心肺功能、抗血管老化。比如，有兩種重要的硫化物，具有強大的解毒和免疫調節作用：二甲基碸(MSM)對於鎮痛消炎、疏通血管、促進膠原蛋白合成、促進糖類物質代謝具有重要作用;含有硫巰基的谷胱甘肽(GSH)則具有廣譜解毒功能，也是人體細胞內最重要的抗氧化劑，可通過持續清除自由基的方式，保護眾多含巰基蛋白酶的活性。
葯明康德：請您介紹一下人類應用硫化學的歷史和現狀各有哪些亮點。
姜雪峰教授：單質硫磺作為一種重要化學材料，很早就被人類發現並使用，起初應用於熏香漂白、洗發去屑。中西方許多著名溫泉中都富含硫磺，古代西方一些公共浴池也直接利用硫磺消毒。中國早在先秦時代就開始開發天然硫磺礦藏，用於四大發明火葯的製造。
如今，人們更加認識到硫元素價態豐富，可形成結構多樣的化合物。硫化物是當代許多暢銷葯物中不可或缺的成分：小分子葯物合成中，含有硫元素的基團是抗擊不少病原體的活性位點，比如青黴素、頭孢、磺胺類葯物具有廣譜抗菌作用。同時，過硫鍵廣泛存在於生命體中，和青蒿素中的過氧橋一樣具有多種生理功能，也具備抗真菌、病毒、原蟲的潛在葯用價值;過硫鍵還是抗體偶聯葯物(ADC)中常用的連接子(Linker)，以綴合大分子抗體與小分子細胞毒性葯物，形成對腫瘤靶細胞的選擇性殺傷作用。
綠色硫化學之路：「面具俠」妙手通關
葯明康德：您認為研究和發展綠色硫化學的挑戰與機遇有哪些?針對無機硫替代有機硫的綠色試劑，您的團隊還提出了新穎的「面具策略」，請您介紹一下。
姜雪峰教授：不少硫化物(比如硫巰基化合物)散發強烈的刺鼻惡臭，雖然沒有讓所有化學家望而卻步，但確實使硫化學的發展、應用和生產受到嚴重阻礙。其實，由於硫的孤對電子化學性質活潑、價態豐富，也導致易氧化、容易使金屬催化劑失活並終止催化循環，這些都是橫亘在硫化學研究者面前的嚴峻挑戰。但硫元素對於生命活動、醫葯和化工研發意義重大且前景廣闊，我們應有的社會擔當就是要在現階段介入相對初級的研究項目，從而開拓未來的科學新領域和產業新方向。硫化學研究一旦解決相關的棘手科學問題，就可以同時實現兩方面的突破。
從無機硫到有機硫的轉換看似簡單，但要跨越較多障礙，硫醚、過硫、亞碸、碸、磺胺等化合物的合成都需要不同的價態思考。我們努力針對不同類型的重要含硫有機物，設計建立幾類多功能硫試劑，並建立起試劑的多樣性使用規律，系統地打造綠色硫化學轉化體系中的所有硬體和軟體。我們希望逢山開路、遇水架橋，目前已經完成了某些「路基」的鋪設，希望未來這條綠色反應體系的康莊大道能被世界學界和產業所銘記。
面具策略的主旨即在硫化物反應底物上引入一個「面具」基團，恰到好處地控制該底物的多樣性反應活性。可以在數量上控制「單硫」、「雙硫」、「三硫」、甚至「四硫」的引入，還可以在氧化態上控制引入「硫醚」、「亞碸」、「碸」，針對多官能團葯物修飾的不同需求產生「親核硫源」、「親電硫源」、「自由基硫源」的多樣性功能，以滿足不同葯物的合成與修飾需求。我們繼續運用「面具」理念，將作為「面具」基團的SO3分子引到裸露的巰基上：SO3分子可對硫原子上的孤對電子產生吸電作用，弱化硫對金屬催化劑的毒化作用(電性要求);SO3分子的大位阻還可掩蔽硫電子軌道並避免其氧化自偶聯(位阻要求);再者，SO3分子的電子共振效應可調節硫原子電子流向(共振要求)。這一概念利用無臭綠色硫化試劑，為過渡金屬催化的硫化學帶來了一系列新特性。
葯明康德：這么看來，單獨硫原子引入的一些瓶頸問題已經有了較好突破，那麼你前面提到的其他形式的硫呢?
姜雪峰教授： 舉一個「過硫試劑」的例子：傳統過硫鍵構建兩個硫原子分別來自兩種不同的反應對象，不僅限制反應效率和適用范圍，還帶來諸多硫巰基氧化不兼容、毒化金屬催化的問題。我們團隊至今已經設計了四代過硫化試劑，不同的「面具」讓它們各自分別擁有了不同的屬性。然而新的矛盾又再次出現：硫硫鍵鍵能遠低於常見的其他化學鍵鍵能，反應活性極高，此時如何「保持弱鍵，斷裂強鍵」便成了試劑成功使用的另一個挑戰。運用「面具」的電子、立體以及偶極性質，依據動力學與熱力學的交互調控，即可如我們所願高兼容性引入敏感而有用的「雙硫」。
最近，我們又在過硫結構的外端成功的裝上OMe這個新型的「面具」，從而反轉了電性，獲得了更為廣譜的親電過硫試劑。隨後的試劑使用探索表明，該類試劑可在非常溫和的條件下與各類功能分子作用，獲得與碳親核試劑、氮親核試劑、硫親核試劑的多樣性偶聯，實現了多種天然產物和葯物的後期修飾，建立了豐富的多硫結構化合物庫。這一過硫試劑的設計與建立，為更廣闊的多硫生命現象解釋和多硫葯物發現開辟了一條快速通道。期待著「硫循環」藏寶圖的全面展開。
利用多種策略，我們還對許多葯物進行了無官能團保護的直接後期硫化修飾，從而篩選出多發性骨髓瘤葯物來那度胺的硫化衍生物，活性遠高於來那度胺本身，且可以應用於對來那度胺無效的淋巴瘤細胞，目前該化合物正在做進一步生物利用度評價。
被夢想叫醒的清晨：相信奔跑的力量
葯明康德：工作之外您還有哪些愛好?對學習科研有哪些正面的促進效果?
姜雪峰教授：我喜歡跑步，長跑會帶來獨特的靈感思辨和感恩頓悟，全年無休風雨無阻地奔跑，在四季變換中感受天地自然的饋贈，冥想每個課題的困惑，感恩父母師友的激勵。痛苦與挫折都是生命的張力，只有酸甜苦辣摻拌才是真實豐滿的人生。不論平凡的你我還是閃亮的名人，都有自己的壓力和挑戰，只要盡力就已足夠。
在一場又一場馬拉松的較量中，一時的快慢和名次並不重要，每一個驛站都是人生的積淀。所以，堅持不懈而不輕言放棄，不應冒進卻要步步為營：有時候當你為某一個科學問題朝思暮想卻無法突破，貌似讀書百遍又回到原點，然而每一次你回到原點的高度都會有所不同，許多科學突破正是通過這種螺旋式的上升來實現。在科研攀峰的過程中，我們既需要不斷制定明晰切實的小目標，也要珍視每一個靈感並在細節上保持耐心和平常心，即使小失敗也可能是通往成功的道路。
葯明康德：綠色化學的發展面臨哪些挑戰?您對硫化學的未來有哪些激情的暢想?
姜雪峰教授：化學工業為社會進步做出了巨大貢獻，然而一些生產帶來的污染和安全風險也日益受到關注。大家對化工產業缺陷的關注需要理性看待，對缺陷的批判正是推動社會進步的重要因素。科學發展是循序漸進的，創造物質的化學挑戰人類智慧與耐力的極限，要實現全面清潔和安全的合成體系需要不斷地積累和沉澱。
有機合成從19世紀發展至今，逐步走向成熟的過程卻仍然存在諸多瓶頸問題亟待解決。化學家幾乎可以制備出所有人類想要的小分子，然而與功能性相伴的卻是污染與安全風險兩個痛點。如果我們為了合成某種葯物去治療100位癌症病人，而導致環境污染使1000位健康人面臨患病風險，那一定不是可持續發展之道。其實社會經濟發展從粗放到集約的轉變，正需要青年科學家重新審視合成化學的新需求。
多年來試劑綠色化和步驟經濟化始終是我們團隊的宗旨，希望能夠最終構建從無機硫向有機硫轉化的綠色硫化學體系，實現我們對「硫循環」的全面系統的理解，為打造工業4.0時代的環保無污染的醫葯生產鏈貢獻自己的一份力量。
化學方程式配平方法大總結
1.零價法
用法：無法用常規方法確定化合價的物質中各元素均為零價，然後計算出各元素化合價的升降值，並使元素化合價升降值相等，最後用觀察法配平其他物質的化學計量數。
【例1】試配平 Fe3C + HNO3- Fe(NO3)3 + NO2 + CO2+ H2O。
分析：復雜物質Fe3C按常規化合價分析無法確定其中Fe和C的具體化合價，此時可令組成該物質的各元素化合價均為零價，再根據化合價升降法配平。Fe3C → Fe(NO3)3和CO2整體升高13價，HNO3 → NO2下降13價(除了Fe、C以外，只有N變價)。易得 Fe3C + 22HNO3= 3Fe(NO3)3 + 13NO2+ CO2 + 11H2O。
2.平均標價法
用法：當同一反應物中的同種元素的原子出現兩次且價態不同時，可將它們同等對待，即假定它們的化合價相同，根據化合物中化合價代數和為零的原則予以平均標價，若方程式出現雙原子分子時，有關原子個數要擴大2倍。
【例2】試配平 NH4NO3-HNO3+N2+H2O。
分析：NH4NO3中N的平均化合價為+1價，元素化合價升降關系為：
NH4NO3 → HNO3：+1→+5升4×1價
NH4NO3 → N2：+1→0 降1×2價
易得 5NH4NO3= 2HNO3 + 4N2 + 9H2O
3.整體標價法
用法：當某一元素的原子或原子團(多見於有機反應配平)在某化合物中有數個時，可將它作為一個整體對待，根據化合物中元素化合價代數和為零的原則予以整體標價。
例3：試配平 S+Ca(OH)2-CaSx+CaS2O3+H2O
分析：NH4NO3中N的平均化合價為+1價(NH4中-3價，NO3中+5價)，元素化合價升降關系為：
NH4NO3→HNO3：+1→+5升4×1價
NH4NO3→N2：+1→0 降2×2價
易得 2(x+1)S + 3Ca(OH)2 = 2CaSx + CaS2O3 + 3H2O
4.逆向配平法
若氧化劑(或還原劑)中某元素化合價只有部分改變，配平宜從氧化產物、還原產物開始，即先考慮生成物，逆向配平;自身氧化還原反應方程式，宜從生成物開始配平，即逆向配平。
例如：P + CuSO4 + H2O - CU3P + H3PO4+ H2SO4
該反應的氧化劑是P、CuSO4，還原劑是P，以反應物作標准求得失電子數比較困難，但是氧化產物只H3PO4、還原產物只CU3P，所以以1mol H3PO4和1mol CU3P作標准物容易求得失電子數。
答案：11 15 24 5 6 15
5.有機反應的配平法
有機物參入的氧化還原反應，通常首先規定有機物中H為+1價，O為-2價，並以此確定碳元素的平均化合價。再根據還原劑化合價升高總數與氧化劑化合價降低總數相等原則，結合觀察法配平。
例如：H2C2O4 + KMnO4 +H2SO4- CO2+ K2SO4+ MnSO4 + H2O
解析：H2C2O4中，令H 為+1價，O為-2價，則C的平均化合價為+3價。1個H2C2O4化合價升高數為2，1個KMnO4化合價降低數為5，最小公倍數為10，故H2C2O4的系數為5，KMnO4的系數為2。
配平的方程式為：5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O
6.缺項方程式的配平：
如果所給的化學方程式中有反應物或生成物沒有寫出來，在配平時，如果所空缺的物質不發生電子的得失，僅僅是提供一種發生反應的酸、鹼、中性的環境，可先把有化合價升降的元素配平，再確定出所缺的物質，把系數填上即可。
例如：BiO3-+ Mn2+ +- Bi3++ MnO4-+ H2O
解析：首先根據化合價的升降配平有變價元素的有關物質：
5BiO3- +2Mn2+ + - 5Bi3+ +2MnO4-+H2O
根據氧原子守恆，可以確定H2O 的系數為7，根據質量守恆和電荷守恆規律可以確定反應物所缺的是氫離子H+。
答案：5 2 14H+ 5 2
除這幾種常用方法外，還有一些簡易方法也可用於一些方程式的配平。
(1)奇偶配平法
這種方法適用於化學方程式兩邊某一元素多次出現，並且兩邊的該元素原子總數有一奇一偶，例如：C2H2+O2→CO2+H2O，此方程式配平從先出現次數最多的氧原子配起。O2內有2個氧原子，無論化學式前系數為幾，氧原子總數應為偶數。故右邊H2O的系數應配2(若推出其它的分子系數出現分數則可配4)，由此推知C2H2前2，式子變為：2C2H2+O2→CO2+2H2O，由此可知CO2前系數應為4，最後配單質O2為5，把短線改為等號，寫明條件即可：2C2H2+5O2==4CO2+2H2O
(2)觀察法配平
有時方程式中會出現一種化學式比較復雜的物質，我們可通過這個復雜的分子去推其他化學式的系數，例如：Fe+H2O——Fe3O4+H2，Fe3O4化學式較復雜，顯然，Fe3O4中Fe來源於單質Fe，O來自於H2O，則Fe前配3，H2O前配4，則式子為：3Fe+4H2O=Fe3O4+H2由此推出H2系數為4，寫明條件，短線改為等號即可：3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2
(3)歸一法
找到化學方程式中關鍵的化學式，定其化學式前計量數為1，然後根據關鍵化學式去配平其他化學式前的化學計量數。若出現計量數為分數，再將各計量數同乘以同一整數，化分數為整數，這種先定關鍵化學式計量數為1的配平方法，稱為歸一法。
做法：選擇化學方程式中組成最復雜的化學式，設它的系數為1，再依次推斷。
第一步：設NH3的系數為1 1NH3+O2——NO+H2O
第二步：反應中的N原子和H原子分別轉移到NO和H2O中，由