化學拓撲結構，

化學拓撲結構？那么，化學拓撲結構？一起來了解一下吧。

在一些無機固體化學反應中，產物的結構與反應物的結構存在一定的關聯，化學反應在保持一定的晶體結構條件下進行，這類反應常稱做拓撲化學反應，這體現了化學拓撲結構在化學反應中的一種表現形式。

化學拓撲結構在不同化學領域中的體現

一、在分子研究中的體現

對分子的獨特表征

拓撲學是數學化學的一部分，它處理化合物的代數描述，從而對化合物進行獨特而簡單的表征。例如通過分析密度、馬德隆場、共價場和靜電勢等標量場的拓撲結構，每個標量場都有自己獨特的拓撲結構，并且每個都提供有關化學鍵和結構性質的不同信息。對這些拓撲結構的分析，結合簡單的靜電理論和一些經驗觀察，可以得出局部化學鍵合的定量模型，提供對化學鍵合性質的見解。

在生物分子中的應用

拓撲結構可用于解釋大分子如何達到其最終形狀以及生物分子如何實現其活性。例如電路拓撲是折疊線性聚合物拓撲性質，描述了鏈內聯系的安排，鏈內聯系可通過硬接觸（h - contacts）或軟接觸（s - contacts）建立，這一概念已應用于蛋白質、RNA和基因組等生物分子。并且可以建立拓撲指數（TI），用于開發定量構效關系（QSAR），將分子的生物活性或其他性質與其化學結構相關聯。

北大團隊提出蛋白質拓撲改造方法，可在不改變蛋白質三維結構和功能的前提下，對其化學拓撲結構進行改造，從而提升其穩定性。例如將線型的綠色熒光蛋白改造為單結構域索烴結構，熱耐受性大幅提升，加熱煮沸之后，索烴結構的單結構域蛋白質可完全恢復其熒光，而線型前體僅能恢復7%的熒光。這種方法還適用于同一家族的其他熒光蛋白，并且索烴化的方法基本不影響插入的功能蛋白結構和活性，還可提升功能蛋白的熱穩定性、熱恢復性以及機械穩定性。

二、在材料研究中的體現

在共價有機框架（COFs）中的體現

中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室從相同的有機前驅體出發，在不同酸催化劑的作用下，合成了具有不同拓撲結構的兩種COFs。在乙酸催化下，形成具有三角形一維孔道的亞胺連接的HT - COFs；在對甲苯磺酸的催化作用下，形成具有六方孔洞結構的苯并咪唑連接的BI - HT - COFs。這兩種2D COFs具有不同的拓撲結構，在能帶結構、化學穩定性、分子吸附以及催化活性方面表現出不同的性質，如BI - HT - COFs在光催化硫代苯甲醚氧化制備甲基苯基亞砜的反應中表現出優異的光催化活性；HT - COFs中相鄰的氮原子為金屬離子的配位提供了豐富的活性位點，由此制備的Pd/HT - COFs復合材料表現出良好的電化學產氫（HER）性能。

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