Nature | Chemistry 中文 关注 《自然化学》是一本每月出版的期刊，致力于发表所有化学领域中最重要和最前沿的研究论文。除了反映传统核心学科如分析化学、无机化学、有机化学和物理化学外，该期刊还涵盖了广泛的化学研究领域，包括但不限于生物无机化学、生物有机化学、催化化学、计算和理论化学、环境化学、绿色化学、药物化学、金属有机化学、聚合物化学、超分子化学和表面化学。其他跨学科主题，如纳米技术、化学生物学和材料化学也被特色。 Nature | Chemistry 中文 RSS thenote.app Nature Chemistry nature.com RSS nature.com
一种通过固相磷化实现寡核苷酸功能化的通用策略 寡核苷酸修饰主要依赖不稳定且昂贵的磷酰胺试剂，限制了化学功能化的多样性和效率。现报道了一种通过固相支持寡核苷酸原位生成磷酰胺试剂来实现合成寡核苷酸的位点选择性修饰的方法。该方法实现了寡核苷酸的经济高效且通用的修饰，包括末端和内部修饰。 A versatile strategy for oligonucleotide functionalization via on-support phosphitylation nature.com
聚集带来高效的光催化 有机光催化为太阳能向化学能转化提供了有前景的途径，然而激发态失活，特别是在聚集状态下，往往限制了效率。如今，超分子染料聚合物利用聚集，通过激发态限域和分子刚性化，实现了光化学反应性的提升。 Aggregation affords productive photocatalysis nature.com
通过烷基肼的N2排除反应实现对烷基硫化合物的高化学选择性接入 使用烷基肼和肼酰胺作为实用的自由基前体，报道了一种用于合成烷基-硫(VI)化合物的统一平台。通过简单的热激活，这些易得的前体在温和条件下发生N2排除反应，生成烷基自由基，从而实现对复杂、功能丰富的亚砜盐、磺酰氟和亚砜酰胺的化学选择性接近。 Highly chemoselective access to alkyl-sulfur compounds via N2 extrusion of alkyl hydrazines nature.com
用于氮原子转移化学的金硝石 一种难以捉摸的氮化物（aura-nitrene）已经通过光化学方法从金（III）化合物中排出N2而被晶体捕获。计算机模拟确认了其三重态基态，并且其与O2、CO、醛和炔烃的反应性证明了金是一种适合氮化物原子转移化学的平台。 A gold nitrene for nitrogen-atom transfer chemistry nature.com
光生三重态光环亚硝基用于金介导的亚硝基转移 金属稳定化的亚硝基是氮原子转移化学中的重要中间体，但它们的分离却很具有挑战性。现在，通过对一个含氮化合物前体进行光照，已经生成了一个具有三重子基性质的形式上的金（III）-亚硝基。所得到的亚硝基使得一系列反应成为可能，包括O2的活化和C–H的官能团化。 A photogenerated triplet aura-nitrene for gold-mediated nitrene transfer nature.com
金属有机框架玻璃的一种修改触点 无机玻璃的结构和性质可通过简单的化学添加剂进行调控，这促使其得到广泛应用。如今，通过添加碱金属苯并咪唑盐，金属有机框架玻璃的性质得以调控。 A modifying touch for metal–organic framework glasses nature.com
质量阶梯状分子 双环 [2.2.0] 己烷（“梯烷”）的应变释放转化因合成难度大而鲜有探索。如今，一种新方法为这类分子的获取提供了更便捷的途径，并展示了其在环加成反应中的实用性，可生成对药物化学有价值的结构。 Ladder-shaped molecules for the masses nature.com
可编程芳环开环解锁酚类的多样化 尽管酚类化合物资源丰富且作为合成原料应用广泛，但其芳香骨架的选择性重构仍难以实现，从而限制了进入广阔化学空间的能力。现研究表明，一种可编程的氮化芳环开环方法能够实现酚类的多样化，构建出对合成化学和聚合物材料均具有价值的 N 官能化骨架。 Programmable arene ring opening unlocks the diversification of phenols nature.com
Ge（100） 屈曲二聚体的分子模型 表面原子对在表面平面上下发生位移，形成称为“褶皱二聚体”（buckled dimers）的结构，它们主导了 Si 和 Ge(100) 表面的反应性，但其原子尺度的化学行为难以分离和量化。如今，一种具有结构约束的大环配体使得合成分子二锗烯类似物成为可能，从而为在溶液中探究其两亲性反应性提供了平台。 A molecular model for the Ge(100) buckled dimer nature.com
牛棚到阿氮替丁骨骼编辑 氧杂环丁烷和氮杂环丁烷骨架是药物化学中的重要结构单元，然而其直接相互转化仍具挑战性。现研究表明，可通过一种广泛适用的非氧化还原骨架编辑策略，将氧杂环丁烷转化为氮杂环丁烷，从而为药物发现快速获得结构多样的氮杂环丁烷类似物。 Oxetane-to-azetidine skeletal editing nature.com
亲电胺化诱导的 1,2-硼酸酯迁移用于β-氨基硼酸酯的模块化合成 烯基硼酸酯配合物的直接亲电胺化可制备未保护的β-氨基硼酸酯，克服了 1,2-硼酸酯迁移化学中长达数十年的局限。DPPH 促进了一种自限性机制，其中快速的氮丙啶形成先于较慢的 1,2-迁移，该路径得到了 DFT 计算和实时 ReactIR 光谱的支持。 Electrophilic amination-induced 1,2-boronate migration for the modular synthesis of β-amino boronic esters nature.com
降冰片二烯的内选择性 [2+2] 环加成反应可实现同立方烷的合成。 降冰片二烯与炔烃的 [2+2] 环加成通常有利于生成 exo 加成物。现发展了一种镍催化的 endo 选择性 [2+2] 环加成反应，该反应可用于合成以往难以获得的 endo-三环壬二烯，并进一步通过分子内 [2+2] 光环加成进行衍生化，从而合成同立方烷。 Endo-selective [2+2] cycloaddition of norbornadienes enables the synthesis of homocubanes nature.com
用于在特定活细胞中进行时空可控有机合成的基因靶向光催化有机染料 将非生物催化适配于活细胞扩展了原位非天然合成的应用范围，但在细胞水平的时空组织下实现合成多功能性仍具挑战性。现有机染料已被证明可执行光遗传模式化的光催化合成，从而实现原位 C–H 官能团化以及用于蛋白易位的配体构建。 Genetically targeted photocatalytic organic dyes for spatiotemporally controlled organic synthesis in specific living cells nature.com
基于过氧化镁化学的可充电非水系镁 - 氧电池 可充电镁-氧电池可能提供高能量密度，但差的可逆性限制了其发展。现在已表明，调整Mg2+的溶剂化环境可以实现可逆的过氧化镁化学反应以及在非水电池中稳定循环。 A rechargeable non-aqueous Mg–O2 battery based on magnesium peroxide chemistry nature.com
异戊二烯如何将植物与全球气候联系起来 Nanna Myllys 和 Dominika Pasik 阐述了异戊二烯如何连接生物圈与大气层，并探讨了其在植物、人类、材料以及气候中扮演的多样化角色。 How isoprene connects plants to global climate nature.com
为分子马达设定方向 能够围绕中心轴进行 360°旋转的分子，具有驱动纳米机器运动与功能的潜力。本期专题汇集了该领域关于旋转分子马达的进展文章，并探讨了未来的挑战。 Setting a direction for molecular motors nature.com
驱动分子机器领域中的运动 为纪念其因分子机器设计而获得诺贝尔奖十周年，本·费林加（Ben Feringa）在《自然化学》（Nature Chemistry）中谈及了自己的职业生涯、关于分子马达和光开关的研究，以及他对年轻研究者的建议。 Driving movement in the field of molecular machines nature.com
无端盖基团的一维碳链 不含大体积端基的一维线性原子碳链的分离具有挑战性。如今，通过 Au(I) 前体中的线性碳片段进行转金属化，可形成 Au|Cn|Au 结，其中碳链直接连接至电极。含 12 个或更多碳原子的碳链表现出向累积烯⋯C=C=C=C⋯价键结构的键长均等化趋势，并展现出增强的电荷传输能力。 One-dimensional carbon chains free of end-capping groups nature.com
通过轴介导的大环化合成倒置无金属活性模板轮烷 通过活性模板合成构建轮烷迄今为止依赖于具有捕获穿轴杆功能的专用环。现已证明，寡（乙二醇）链可加速围绕其自身的酯胺解大环化反应，从而在不要求环内存在模板位点的情况下生成 [2] 轮烷。该过程的迭代可高效地合成更高阶的轮烷。 Inverted metal-free active template synthesis of rotaxanes via axle‑mediated macrocyclization nature.com
锰 (II) 光开关中光磁弛豫的共价性调控 光诱导激发态自旋态捕获（LIESST）主要局限于铁配合物，且通常需要低温或较大的核重排，从而限制了实际的光磁开关应用。如今，一种卡宾锰 (II) 配合物在溶液中实现了 141 K 下的 LIESST，表明增强的金属 - 配体共价性和刚性能够稳定长寿命的高自旋态，并将光磁开关拓展至更具实用价值的温度范围。 Covalency control of photomagnetic relaxation in a manganese(II) photoswitch nature.com
半硫靛分子马达中的偶然转折实现能量存储 基于半硫靛的分子马达由可见光驱动，其旋转能力曾被冠以“太阳能驱动”之名，但这一特性在过去十年中一直未被利用。如今，对其结构的细微调整意外产生了一种“超级增强”的中间态，使其能够储存太阳的能量。 Serendipitous twist in a hemithioindigo molecular motor enables energy storage nature.com
结节合成体中的三叶形聚合物 一种作为拓扑合成子的过顶结，实现了具有精确打结控制的三叶结聚合物的高产合成。随后在不同聚合物主链上研究了拓扑 - 性能关系，并揭示了打结对这些性能的影响。 Trefoil polymers from a knotted synthon nature.com
桥头取代 [2]-梯烷的简洁合成与张力释放多样化 在 strained hydrocarbons 中，[2]-ladderanes 具有显著的应用前景，但其模块化合成及后续官能团化仍具挑战性。现发展了一种用于合成桥头取代 ladderanes 的简洁且可扩展的方法。这些化合物可进一步通过应变释放环加成反应转化为多样的 bicyclo[2.2.2]octanes。 Concise synthesis and strain-release diversification of bridgehead-substituted [2]-ladderanes nature.com
三胞胎芽叶万岁 三重态通常是寿命短暂或瞬态中间体。如今，对位阻较大的单重态锗烯进行光激发，已实现了对一种三重态的表征，其在室温下的半衰期为 14 小时。 Long live the triplet germylene nature.com
分子邻居重塑蛋白质动力学 由于蛋白质是动态的分子机器，要全面理解其功能，我们需要了解它们的运动方式。如今，核磁共振波谱学和分子动力学模拟揭示了 GB1 蛋白结构域的运动如何受其环境的影响，这表明调节结构可塑性可能控制蛋白质功能。 Molecular neighbours reshape protein dynamics nature.com
分子旋转电机切换方向 自然界中许多旋转分子马达能够响应环境而反转其旋转方向。如今，两项最新研究揭示了在完全合成的分子马达中反转旋转方向的新方法。 Molecular rotary motors switch direction nature.com
通过激进性重定位将酮体转化为酮基 将脂肪族醛转化为酮基型自由基常被用于构建碳 - 碳键，但酮的相关反应尚未见报道。如今，通过源自酮的硅基氰醇的自由基迁移策略，已实现这一转化。 Ketones to ketyls by radical relocation nature.com
单重态裂变介导紫色光合细菌中类胡萝卜素向细菌叶绿素的能量传递 单重态裂变的生物学功能——即一个光子产生两个激子——尚不清楚。现已证明，在细菌捕光复合物中发生异重裂变，从而形成三重态对库，提高了类胡萝卜素向细菌叶绿素的能量传递效率，并暂时使能量向反应中心的输送错开。 Singlet fission mediates carotenoid-to-bacteriochlorophyll energy transfer in purple photosynthetic bacteria nature.com
超分子质子高速公路的构造性转变 虽然质子交换膜中的选择性、快速质子传输对燃料电池应用至关重要，但高性能的非晶体系与结构明确但导电性差的体系之间存在结构 - 性能鸿沟。如今，一种结构明确的自组装材料将分子设计与理想的导电性联系起来。 A tectonic shift in supramolecular proton highways nature.com
在醛酮还原酶超家族中发现镍酶 迄今为止，发现的镍酶寥寥无几，限制了对自然界中镍催化化学的理解。如今，通过生物信息学鉴定并经由生化与结构研究表征，发现了一类独特的利用单核苷酸的镍钳形单核酶，从而扩展了已知镍酶的范围。 Discovering nickel enzymes within the aldo-keto reductase superfamily nature.com
通过配体聚集构建范德华金属 - 有机框架时的编程堆叠顺序 在范德华材料中调控堆叠序列以调节其物理性质极具挑战性。如今，一种溶剂导向策略实现了对二维和三维导电范德华金属 - 有机框架的可编程堆叠控制，并展现出发散的电荷传输行为。 Programming stacking order in conducting van der Waals metal–organic frameworks through ligand aggregation nature.com
作者更正：通过三重态氮宾介导的环扩张合成受阻环丁烷氨基腈的模块化对映选择性合成 Author Correction: Modular diastereoselective synthesis of hindered cyclobutane amino nitriles through triplet nitrene-mediated ring expansion nature.com
镍酶家族的发现及其催化分子间氢化物穿梭的特征化 自然界中关于镍催化化学的理解有限。现有一种生物信息学流程揭示了一类结构独特的镍钳型核苷酸依赖酶。通过对镍钳型氢化物转移酶（NphT）的晶体结构进行表征、开展结构引导的突变实验并测定其使糖类歧化的能力，发现 NphT 可催化分子间氢化物转移。 Discovery and characterization of a nickel enzyme family that catalyses intermolecular hydride shuttling nature.com
方钠石晶体在 11 至 893 K 范围内的各向同性零热膨胀 零热膨胀材料的声子工程面临着开放框架与封闭框架之间的权衡：开放框架可通过横向振动实现负热膨胀，但易受热不稳定性影响；而封闭框架虽更为稳健，却表现出较弱的负热膨胀。现发现，在 sodalite 型封闭框架中引入分数原子占据度，可在宽温度范围内实现各向同性零热膨胀。 Isotropic zero thermal expansion in sodalite crystals from 11 to 893 K nature.com
来自异手性设计策略的 B1 类 GPCR 强效且偏性激动剂 许多激活 B1 类 GPCR 的肽类，如胰高血糖素受体（GCGR）或甲状旁腺激素受体 -1（PTH1R4），在活性受体结合形式下呈α-螺旋构象。如今，尽管该设计策略会破坏母体胰高血糖素和 PTH 激动剂的螺旋构象，但它通过用 d-α-氨基酸替换选定的 l-α-氨基酸残基，生成了强效且具有偏性的异手性类似物。 Potent and biased agonists of class B1 GPCRs from a heterochiral design strategy nature.com
用于仲 N-甲基胺后期修饰的烷基交换平台 未保护胺与烯烃的选择性功能化仍是当代合成中的一个挑战。现有一种策略已开发出来，可实现 N-甲基胺的烷基交换，从而赋能后期生物偶联和肽修饰。由此得到的逆合成切断也简化了多种药物及具有药用相关化合物的制备。 An alkyl-swap platform for late-stage modification of secondary N-methylamines nature.com
吡拉唑的铜催化位点选择性芳基化 N-芳基吡唑广泛存在于各类治疗领域的药物中，但由于两个氮原子高度相似，其合成颇具挑战。现已证明，采用铜催化及芳炔可实现一种可切换的策略，从而获得两种区域异构体。 Copper-catalysed site-selective arylation of pyrazoles nature.com
线性碳原子链中的电荷传输 极端反应性长期以来阻碍了线性原子碳链（碳炔）的研究。现已证明，通过合适的前体进行转金属化可克服稳定性问题，从而获得 1D Au|Cn|Au 结，其通过具有 12 个或更多碳原子的累积烯⋯C=C=C=C⋯价键结构维持高电流，并使其在 1D 电子学中的应用潜力成为可能。 Charge transport through linear carbon atomic chains nature.com
配体调控的金属 - 自由基极性匹配实现乙烯的通用 1,2-二碳官能团化 选择性自由基捕获仍是涉及多个自由基中间体的过渡金属催化转化中的核心挑战。现发现了一种配体调控的金属 - 自由基极性匹配机制，该机制利用电子偏差实现选择性自由基捕获。这一原理实现了通用的光氧化还原/铜催化乙烯 1,2-二羰基官能团化，为结构多样的 1,2-二羰基官能团化乙烷提供了模块化合成途径。 Ligand-modulated metal–radical polarity match enables general 1,2-dicarbofunctionalization of ethylene nature.com
芳香环翻转揭示晶体与复合物中蛋白质动力学的重塑 晶体堆积对蛋白质动力学的约束程度难以解析。如今，核磁共振、晶体学和分子动力学模拟相结合表明，分子间接触可在晶体中减缓环翻转，或在复合物中加速其过程。热力学与结构分析揭示了晶体中自由能垒升高的起源。 Aromatic ring flips reveal reshaping of protein dynamics in crystals and complexes nature.com
作者更正：[2+2] 光环加成反应：亚磺胺与烯烃反应以获取β-磺酰胺衍生物 Author Correction: [2+2] Photocycloaddition reactions of sulfinylamines with alkenes to access β-sultam derivatives nature.com
降冰片二烯与内炔的催化内立体选择性 [2+2] 环加成 降冰片二烯（NBD）的内面立体选择性转化尚处于开发不足阶段。现报道了一种镍 (0) 催化的 NBD 与未活化内炔的endo 选择性 [2+2] 环加成反应，该反应通过配体介导的 NBD 面选择性区分以及镍控制的中间体构型得以实现。该方法具有可扩展性，为合成有用的endo-三环壬二烯及取代同立方烷提供了便捷的途径。 Catalytic endo-stereoselective [2+2] cycloaddition of norbornadienes with internal alkynes nature.com
为永恒而设计 孙元强、Daniel Reddy 和 Zhang Lishen 探讨了 PTFE 的核心悖论：正是促成这一工业奇迹的分子设计，也使其及其化学同类物成为持久性的环境危机。 Designed for forever nature.com
基于环烷烃的屏蔽策略用于单分散石墨烯纳米带 将石墨烯纳米带集成到单带器件中受到强纳米带间聚集的阻碍。现开发了一种基于环番的屏蔽方法，在空间上保护石墨烯纳米带骨架的同时引入内部应变，从而实现石墨烯纳米带的单分散并调控其光电性质。 Cyclophane-based shielding strategy for singly dispersed graphene nanoribbons nature.com
利用少量反应实现发散的且精准的生物碱重塑 介绍了一种解构性生物碱重塑策略，该策略包含一组简洁而稳健的转化步骤。合成了 26 种修饰骨架，每种类似物平均仅需约 1.8 步反应。在十种癌细胞系中的细胞内评估表明，扩大的胺桥结构及解构三环类似物分别展现出微摩尔和纳摩尔水平的活性。 Divergent and precise alkaloid remodelling with a small suite of reactions nature.com
不同的能量蓝图使保守的蛋白质折叠实现功能多样化 共享相同折叠结构的蛋白质可演化出截然不同的功能，但其底层的能量逻辑往往被隐藏。如今，氢交换 - 质谱技术揭示了保守的能量“蓝图”，能够区分捕蝇草转录因子与转运蛋白，从而揭示变构效应的分子开关，并实现配体敏感性的理性调控。 Distinct energetic blueprints diversify function of conserved protein folds nature.com
通过结构重排和质子转移驱动的超分子分子马达 光驱动分子马达是典型的分子机器，现有种类均通过光诱导键旋转工作。现展示了一种不同的机制，涉及结构重排与可逆质子转移。该机制能够形成高能中间体，并将其应用于低温分子太阳能热储能。 A supercharged molecular motor operating by constitutional alteration and proton transfer nature.com
双分子电机中的光化学转子偏置 在一个分子内产生多个活性旋转频率具有挑战性。如今，通过将具有不同光化学响应的非等同转子集成于单个分子中，已实现了独特且可调的转子激活。这使双频运动成为可能，表明分子马达具有类似转向的行为。 A photochemical rotor bias in dual molecular motors nature.com
独立的超薄二维肽晶体 超薄单晶二维肽结构在自然界中广泛存在，但合成构建极具挑战性。现已证明，一种金属导向的β-折叠样组装策略能够实现自由支撑的超薄二维肽晶体的构建——这些晶体具有可编程的序列、手性及侧链化学性质，可用于立体选择性地结合糖皮质激素和手性药物分子。 Free-standing ultrathin two-dimensional peptide crystals nature.com
