华东理工大学刘润辉团队报道了N-羧酸氢化物(NCA)开环聚合法制备多肽的研究进展与展望。相关研究成果发表在2024年8月22日出版的《美国化学会杂志》。

　　多肽与蛋白质和肽具有相同或相似的骨架结构，使其成为合适和重要的生物材料。随着引发剂、催化剂和反应条件的不断改进，氨基酸N-羧酸酐（NCA）开环聚合已成为制备多肽的最有效策略。

　　该文首先总结了NCA合成和纯化的最新进展。随后，研究人员重点介绍了NCA聚合的各种引发剂、加速聚合或增强聚合可控性的催化剂，以及NCA聚合反应方法的最新进展。最后，讨论了未来的研究方向和面临的挑战。

　　在全球面临日益加剧的能源危机和环境退化的背景下，开发利用可再生能源的可持续平台对于推动绿色制造和高效减碳至关重要。嗜甲烷菌，这种以温室气体甲烷为唯一碳源的微生物，其在温和条件下将甲烷转化为燃料和化学品的能力，为缓解温室效应和应对化石燃料枯竭提供了新的方向。嗜甲烷菌的甲烷氧化和同化过程依赖于呼吸链提供的电子，而细胞内还原力的供给和传递效率是限制其生长速率和产物合成效率的关键因素。利用可再生能源驱动的电子供给来弥补微生物胞内的能量和电子不足，通过向生物体系供给还原力来强化其能量和物质代谢，是一种提高嗜甲烷菌生物转化甲烷效率的可行方法。

　　将木质纤维类生物质高效转化为5—羟甲基糠醛（HMF）是实现秸秆、竹木屑等农林剩余物资源高值化利用最有吸引力的途径之一。HMF具有呋喃环、羟甲基和羰基等活性结构单元，可以通过氧化、醚化、加氢等反应制备多种高附加值生物基化学品，但也导致其在合成与纯化过程中稳定性差，易发生缩合、氧化等副反应，规模化生产过程存在得率低（50%）和成本高（5万元/吨）等问题。

　　该团队基于工业生产过程中廉价金属盐均相催化反应过程研究，结合实验分析、分子动力学模拟和量子化学计算，首次揭示了阴离子通过邻近效应和电子张力调控己糖分子结构的定向演化过程，为生物基糖平台高效转化过程中均相催化剂的筛选提供了理论支撑。

　　在 “碳达峰、碳中和”的背景下，可再生能源的开发利用备受关注。可再生的生物质可替代化石能源生产燃油和化学品。例如，动植物油经加氢脱氧可制备柴油类烃。通常，加氢脱氧在外部供氢的条件下进行。目前，氢气主要源于化石资源，并且氢气储运存在安全隐患、成本高。利用有机小分子水相重整原位制氢用于加氢脱氧的原位加氢脱氧工艺可以解决外源氢存在的问题。然而，苛刻水热条件下催化剂易发生烧结及活性组分流失。针对该问题，本研究设计、制备了碳包覆Ni-Co合金催化剂，利用水热稳定性良好碳的物理限域作用抑制金属颗粒烧结及活性组分流失，为水热稳定的高效水相原位加氢脱氧催化剂的设计制备提供了新思路。