RSS 自然化学 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 nature.com RSS 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
解锁拥挤的三维分子结构以助力药物发现 开发了一种策略，将三元组态氮宾介导的环扩张与钛催化氰基化相结合，用于立体选择性合成邻位四取代环丁烷氨基腈。该策略能够构建高度官能化且拥挤的三维环丁烷结构，此类结构可作为药物发现的骨架，但此前难以获得。 Unlocking congested 3D molecular architectures for drug discovery nature.com
受阻环丁烷氨基腈的模块化立体选择性合成：通过三重态氮宾介导的环扩张实现 立体位阻较大的邻位四取代氨基酸在药物化学领域长期以来一直难以获得，这主要归因于其刚性结构。现已证明，利用三重态氮烯的反应活性并将其与钛催化相结合，能够从丰富的羰基化合物出发合成这些宝贵的构建单元。 Modular diastereoselective synthesis of hindered cyclobutane amino nitriles through triplet nitrene-mediated ring expansion nature.com
阳离子导向组装与顺序官能团化实现高功率燃料电池用超质子性聚阴离子 - 有机框架 在质子交换膜中同时实现功率密度与运行稳定性的提升仍是一项严峻挑战。现已证明，阳离子导向组装与顺序功能化策略可使超质子性聚阴离子–有机框架作为多功能填料，在下一代燃料电池的复合膜中同时实现高性能与高耐久性。 Cation-directed assembly and sequential functionalization enable superprotonic polyanion–organic frameworks for high-power fuel cells nature.com
由温和的酮至酮基型自由基转化实现的氧化还原中性酮 - 烯烃偶联 酮类化合物具有广泛的适用性，但将其转化为酮基自由基通常需要在苛刻条件下进行。现有一种温和方法，利用双功能硅基试剂，通过自由基迁移策略生成酮基型自由基，从而实现了无需有机金属试剂的氧化还原中性钯催化酮与烯烃偶联，可得到多样化的烯基化和烯丙基化产物。 Redox-neutral ketone–olefin coupling enabled by mild ketone-to-ketyl-type radical conversion nature.com
电荷转移铁电共晶中的分子旋转与大极化 有机铁电体通常表现出适中的极化强度和较高的矫顽场，这限制了其性能。现开发出一种给体 - 受体共晶，其中 V 形给体分子组装成齿轮状堆积构型；该结构实现了低势垒的面内分子旋转，从而增强极化并显著降低矫顽场。 Molecular rotation and large polarization in charge-transfer ferroelectric cocrystals nature.com
可逆自组装聚合物固态电解质实现锂离子电池回收 固态电池提供安全的高能量存储，但难以回收。如今，一种在运行过程中形成固体、而在之后可逆地还原为分子的超分子电解质，结合了电化学性能与可回收性——这种性能组合在电池技术中极为罕见。 Reversible self-assembly of polymeric solid electrolyte enables lithium battery recycling nature.com
室温下半衰期为数小时的激发态三线态锗烯 三态四碳烯通常寿命过短，难以进行详细研究。如今，通过光激发一种锗烯化合物，成功生成了半衰期为 14 小时（25 °C）的三态锗烯，使其能够进行光谱表征并探究其反应性。 A photoexcited triplet state germylene with a half-life of hours at room temperature nature.com
当光催化剂学会储存电子时 光激发电子 - 空穴对的快速复合阻碍了高效、大规模光催化的应用。如今，可光充电的锌铟硫化物纳米晶体的开发，通过电子存储 - 释放机制实现了胺类化合物的高产脱氢偶联。 When photocatalysts learn to store electrons nature.com
作者更正：高通量发现识别淀粉样纤维多态体的荧光探针 Author Correction: High-throughput discovery of fluoroprobes that recognize amyloid fibril polymorphs nature.com
阻断α-氢的氧化使非氟化溶剂在锂离子电池中实现高电位稳定性 为了确保高电位稳定性，高压锂电池的电解液通常依赖于氟化溶剂，这些溶剂成本高且对环境有害。现在已经证明，阻止非氟化羧酸盐溶剂中的主要α-氧化反应可以实现高电位稳定性，从而使得非氟化电解液的电池能量密度超过650 Wh kg^-1。 Blocking oxidation of α-hydrogens enables non-fluorinated solvents to achieve high-potential stability in lithium batteries nature.com
金属电极电位随离子添加发散 离子配位环境在影响金属离子氧化还原电位方面的作用，在电化学体系中一直难以捉摸。现已证明，配位离子的硬/软特性塑造了金属离子的静电势，从而实现了氧化还原电位的显著偏移，并为电解质的理性设计提供了调控手段。 Metal electrode potential diverges with ion additions nature.com
镧系掺杂纳米晶体通过直接三重态激发使有机溶液在室温下实现磷光 有机三重态激子是“暗态”，使得从基态的直接光激发以及高效的磷光变得困难。现已证明，将发色团接枝到镧系掺杂纳米晶上，能够实现自旋交换介导的直接三重态激发，并在溶液及环境条件下实现纳秒量级、对氧气不敏感的磷光。 Lanthanide-doped nanocrystals enable organic room-temperature phosphorescence in solution through direct triplet excitation nature.com
带有手性扭转的单分子托洛克斯 磁性和手性的结合实现了磁手性和磁电耦合，从而实现对磁态的非磁性控制；然而，在分子水平上实现合适的手性涡旋状结构具有挑战性。现在，已经合成了由对映纯手性配体支撑的同手性自组装Dy3三角形，其磁矩以涡旋状闭合环排列。 Single-molecule toroics with a chiral twist nature.com
解码蛋白质修饰的立体特异性代谢调控 代谢物可以通过共价修饰调控蛋白质结构和功能，不同异构体产生不同效应。现在，肿瘤代谢物D2HG和L2HG在不同蛋白质组上的立体特异性O-2-羟基戊糖化已被发现，揭示了一层调节激酶信号的翻译后调控层。 Decoding stereospecific metabolic regulation of protein modifications nature.com
基于理论驱动的高价金属位点水氧化设计，经原位软 X 射线吸收光谱证实 Publisher Correction: Theory-driven design of high-valence metal sites for water oxidation confirmed using in situ soft X-ray absorption nature.com
用于聚集诱导光催化的超分子染料聚合物 聚集通常会猝灭有机染料的激发态，从而限制光催化。现在已经证明，两亲性发色团的超分子聚集可以刚性化分子，稳定局域的反应性激发态，并实现水中的光驱动 H2 和 H2O2 产生，从而确立了聚集诱导光催化作为一种通用设计原则。 Supramolecular dye polymers for aggregation-induced photocatalysis nature.com
一种具有两种相互作用的动态 DNA 基孔的合成细胞微反应器 重构协调的膜功能是合成细胞工程的一项关键挑战。现已证明，具有两个相互作用的动态 DNA 基孔的双颈合成细胞微反应器，能够实现高时空精度的按需顺序分子运输，并支持多种受限生化反应。 A synthetic cell microreactor with two types of interacting dynamic DNA-based pores nature.com
出版商更正：利用 DNA 正交条形码解锁适体中的化学多样性 Publisher Correction: Unlocking chemical diversity in aptamers with DNA orthogonal barcodes nature.com
一种通过σ面途径实现氢活化的中性σ0π2卡宾 稳定卡宾对氢的活化反应罕见，且通常通过π面、非最小运动路径进行。现已合成了一种中性σ0π2卡宾，并证明其在室温下通过σ面路径断裂H2，接近最小运动极限。 A neutral σ0π2 carbene enabling hydrogen activation via a σ-face pathway nature.com
