基于巰基-炔的“點(diǎn)擊”化學(xué)研究進(jìn)展

蔡 雷，熊興泉，唐忠科，徐源鴻

（華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建省高校功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361021）

進(jìn)展與述評(píng)

基于巰基-炔的“點(diǎn)擊”化學(xué)研究進(jìn)展

蔡 雷，熊興泉，唐忠科，徐源鴻

（華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建省高校功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361021）

“點(diǎn)擊”化學(xué)由于具有原料易得、反應(yīng)條件溫和、高的產(chǎn)率和選擇性等特點(diǎn)，已受到人們的廣泛關(guān)注。巰基-炔反應(yīng)是近年來(lái)被證實(shí)的一種新型“點(diǎn)擊”反應(yīng)，具有簡(jiǎn)單、高效以及通用等特性。本文綜述了“點(diǎn)擊”化學(xué)的定義、特點(diǎn)、發(fā)展歷程及應(yīng)用，系統(tǒng)介紹了巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)的機(jī)理及其在制備功能分子和表面修飾方面的研究進(jìn)展，主要包括樹(shù)枝狀聚合物、超支化聚合物、網(wǎng)狀聚合物、功能材料等的制備和材料的表面改性。最后對(duì)巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

“點(diǎn)擊”化學(xué)；巰基-炔反應(yīng)；功能聚合物；表面修飾

隨著人們生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)材料已逐漸不能滿足生產(chǎn)力的需求，新材料由于具有優(yōu)良的力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。材料科學(xué)與化學(xué)、物理、生物、信息技術(shù)等學(xué)科的交叉滲透為人們提供了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新材料的全新思路。對(duì)于高性能功能材料的迫切需求，需要發(fā)展一系列高效率的新反應(yīng)、新技術(shù)。

自2001年Sharpless等[1]提出了“點(diǎn)擊”化學(xué)的概念，它已成為最近幾年迅速發(fā)展的新技術(shù)，在很多應(yīng)用領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展。其主要特征為：①原料來(lái)源廣，適用范圍廣；②反應(yīng)條件溫和，對(duì)水和氧不敏感；③區(qū)域和立體選擇性好；④高產(chǎn)率得到產(chǎn)品，產(chǎn)品易純化；⑤反應(yīng)快速，操作簡(jiǎn)單。一般而言，較為典型的“點(diǎn)擊”反應(yīng)包括以下幾種：①Cu（I）催化的疊氮-炔反應(yīng)（CuAAC）；②自由基引發(fā)的巰基-烯反應(yīng)；③自由基引發(fā)的巰基-炔反應(yīng)。具體見(jiàn)圖1。

目前，文獻(xiàn)報(bào)道最多且應(yīng)用最多的“點(diǎn)擊”反應(yīng)是CuAAC反應(yīng)[2-3]。近年來(lái)，催化劑體系的研究成為該反應(yīng)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，出現(xiàn)了基于Ru、Pt、Pd、Ni等過(guò)渡金屬的催化劑體系[4-6]甚至不用金屬催化的反應(yīng)體系[7-8]。它們?cè)趨^(qū)域選擇性、縮短反應(yīng)時(shí)間等方面對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化。然而，CuAAC反應(yīng)由于使用 Cu（I）作催化劑，會(huì)使制備出的產(chǎn)物中殘留重金屬Cu，從而在很大程度上限制了該反應(yīng)的應(yīng)用。

巰基-烯反應(yīng)[9-11]的“點(diǎn)擊”化學(xué)特性已被人們發(fā)現(xiàn)，其在制備功能性聚合物[12-15]和表面修飾[16-20]等方面有了非常廣泛的應(yīng)用。這類(lèi)反應(yīng)不僅原料易得，更為重要的是只需利用加熱或光照條件產(chǎn)生自由基即可使反應(yīng)簡(jiǎn)單、高效地進(jìn)行。解決了CuAAC反應(yīng)中Cu具有生物毒性而不利于將該反應(yīng)應(yīng)用到藥物以及載體制備等領(lǐng)域的問(wèn)題[21]。

巰基-炔加成反應(yīng)則是從巰基-烯反應(yīng)中派生出來(lái)，并比巰基-烯反應(yīng)在某些方面更為優(yōu)越的一種“點(diǎn)擊”反應(yīng)。如通過(guò)巰基-炔反應(yīng)相對(duì)巰基-烯反應(yīng)制得的聚合物網(wǎng)絡(luò)具有較高的交聯(lián)密度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等。自由基引發(fā)的巰基-炔加成反應(yīng)早在20世紀(jì)四五十年代就曾被報(bào)道[22-24]，當(dāng)時(shí)僅用于有機(jī)小分子化合物的合成。然而，由于該類(lèi)反應(yīng)有著較易實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)條件、高的反應(yīng)效率等特點(diǎn)，最近引起了材料科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。從反應(yīng)機(jī)理（圖2）可以看出，1.0 mol炔可以與2.0 mol巰基發(fā)生加成反應(yīng)，故巰基-炔加成反應(yīng)比巰基-烯加成反應(yīng)引入了更多的官能團(tuán)。本文重點(diǎn)介紹近期發(fā)表的關(guān)于將巰基-炔反應(yīng)應(yīng)用于高分子科學(xué)以及材料學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果。

圖1 “點(diǎn)擊”反應(yīng)類(lèi)型

圖2 巰基-炔反應(yīng)機(jī)理

1 巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)在制備功能聚合物中的應(yīng)用

1.1 樹(shù)枝狀聚合物的制備

樹(shù)枝狀聚合物由于結(jié)構(gòu)與功能具有可調(diào)控性，同時(shí)具有精確的納米構(gòu)造，可以廣泛應(yīng)用于藥物載體、納米級(jí)生物傳感器、納米級(jí)催化劑、有機(jī)發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池等[25]。其傳統(tǒng)合成方法有發(fā)散法和收斂法。

2009年，Chen等[26]采用發(fā)散法，通過(guò)結(jié)合巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)以及酯化反應(yīng)，高效率地合成了結(jié)構(gòu)完美的聚酯型樹(shù)枝狀分子。該課題組選用具有3個(gè)炔基的1,3,5-三苯甲酸三丙炔酯（TTT）作為核心，與 1-巰基丙二醇發(fā)生巰基-炔加成反應(yīng)。1mol炔基定量地與 2mol巰基反應(yīng)，得到的第一代樹(shù)枝狀化合物外圍具有12個(gè)羥基，第二代具有48個(gè)羥基，第三代具有192個(gè)羥基（圖3）。他們還發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝狀化合物的尺寸為2～4 nm，與傳統(tǒng)的聚酰胺-胺（PAMAM）類(lèi)似。此外，他們還將第一代具有12個(gè)炔基的樹(shù)枝狀分子與巰基乙酸反應(yīng)得到含 24個(gè)羧基的外圍，并考察了其對(duì)抗癌藥物順鉑（CDDP）的載藥能力，發(fā)現(xiàn)其載藥量為1.37 mmol/g，為理論值（1.59 mmol/g）的86%。研究表明，通過(guò)該類(lèi)型的巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)與酯化反應(yīng)相結(jié)合的循環(huán)合成手段能得到一系列單分散且具有高的功能活性的樹(shù)枝狀化合物。與巰基-烯“點(diǎn)擊”反應(yīng)相比，一個(gè)炔基可同時(shí)與兩個(gè)巰基反應(yīng)，因而由該反應(yīng)制備樹(shù)枝狀分子或聚合物的效率更高。

1.2 超支化聚合物的制備

圖3 巰基-炔反應(yīng)制備功能性樹(shù)枝狀聚合物

圖4 巰基-炔反應(yīng)制備超支化聚合物

超支化聚合物的結(jié)構(gòu)不如樹(shù)枝狀化合物完美，具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量分布，分子具有類(lèi)似球形的緊湊結(jié)構(gòu)，流體力學(xué)回轉(zhuǎn)半徑小，分子鏈纏結(jié)少，所以相對(duì)分子質(zhì)量的增加對(duì)黏度影響較小而且分子中帶有許多官能性端基，對(duì)其進(jìn)行修飾可以改善其在各類(lèi)溶劑中的溶解性，可以得到功能材料。一般，采用一步聚合的方法來(lái)合成該類(lèi)聚合物。

2009年，Konkolewicz等[27]通過(guò)研究證實(shí)巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)中炔基與第一分子巰基的加成是整個(gè)“點(diǎn)擊”反應(yīng)的速控步，而第二步加成速率極其快。他們采用一系列兼有巰基和炔基的功能性分子（統(tǒng)稱(chēng)為AB2型單體）制備超支化聚合物（圖4）。在室溫條件下經(jīng)紫外光照射，AB2型單體發(fā)生“點(diǎn)擊”反應(yīng)。如 3-巰基丙酸丙炔基酯（PYMP）光聚合，反應(yīng)進(jìn)行十分迅速，10 min內(nèi)轉(zhuǎn)化率達(dá)70%，90 min內(nèi)達(dá)99%。另外，他們還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)巰基-炔加成反應(yīng)得到的超支化聚合物的支化度（DB）幾乎與樹(shù)枝狀化合物相等，即接近于1。圖4中R基團(tuán)既可以是小分子片段，也可以是大分子片段，甚至是生物大分子，這就拓展了巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)的應(yīng)用范圍。因此，可以通過(guò)變換R基團(tuán)設(shè)計(jì)并高效合成出大量DB≈1的目標(biāo)產(chǎn)物。

最近，Liu等[28]報(bào)道了利用AB2型大分子單體制備超支化聚（ε-己內(nèi)酯）（HPCLs）和超支化聚準(zhǔn)輪烷（HPPRs）的研究。他們將α-巰基和ω-炔基封端的聚（ε-己內(nèi)酯）PA-PCL-SH在引發(fā)劑存在和光照條件下，經(jīng)巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)得到 HPCLs。GPC分析發(fā)現(xiàn)HPCLs的分子量隨反應(yīng)時(shí)間或產(chǎn)率而升高，Mw比Mn增長(zhǎng)較快，導(dǎo)致聚合物分散度變大。當(dāng)產(chǎn)率達(dá)到70%以上時(shí)會(huì)發(fā)生交聯(lián)，使得分子質(zhì)量減小。當(dāng) PA-PCL-SH骨架完全被α-環(huán)糊精（α-CD）包裹形成剛性聚準(zhǔn)輪烷（PPR）后，則不會(huì)發(fā)生交聯(lián)。差示掃描量熱法（DSC）和廣角 X射線衍射（WAXD）分析HPCLs的最大熔點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)和結(jié)晶度隨分子量增大而減小。因此，可以便捷地通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制HPCLs和HPPRs的物理性質(zhì)。這就為制備具有炔基外圍的基于聚（ε-己內(nèi)酯）的生物可降解材料建立了一個(gè)高效通用的平臺(tái)，炔基還可以通過(guò)巰基-炔或疊氮-炔等“點(diǎn)擊”反應(yīng)加以修飾。

1.3 網(wǎng)狀聚合物的合成

一般來(lái)說(shuō)，聚合物交聯(lián)后，其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐溶劑性及抗蠕變性都有不同程度的提高。Fairbanks等[29]提出了一種巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)合成聚合物網(wǎng)絡(luò)的策略，它既可增加單體功能性，同時(shí)又避免了伴隨的分子量增加，是一種“升級(jí)”的逐步增長(zhǎng)機(jī)理反應(yīng)。他們利用 1,9-癸二炔（DDY）與四（3-巰基丙酸）季戊四醇酯（PETMP）之間發(fā)生巰基-炔聚合反應(yīng)得到聚合物網(wǎng)絡(luò)，考察了其動(dòng)力學(xué)和機(jī)理過(guò)程。他們認(rèn)為：第一步巰基與炔的加成速率只有第二步巰基與烯基中間體加成速率的 1/3，第一步巰基與炔的加成反應(yīng)為整個(gè)反應(yīng)的速控步。另外，他們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)第一步巰基與炔的反應(yīng)速率幾乎完全取決于巰基的濃度。最后，他們還利用 DDY-PETMP與丁二醇二乙烯基醚（BDDVE）-PETMP的正交實(shí)驗(yàn)證明了巰基-炔聚合反應(yīng)得到的聚合物網(wǎng)絡(luò)比巰基-烯得到的具有更高的交聯(lián)密度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和彈性模量，表現(xiàn)出更為優(yōu)良的力學(xué)、物理和化學(xué)性能。在這些層面上，巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)比巰基-烯“點(diǎn)擊”反應(yīng)具有更大的優(yōu)勢(shì)，其對(duì)活性殘基的后聚修飾也為其開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用前景。

2009年，Chan等[30]采用二硫醇和二炔化合物在光照下進(jìn)行巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)。由于S的固有原子折射率比構(gòu)成有機(jī)物的基本元素C、H、N、O等的大，所以交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中S的含量越多，其折射率也就越大。研究表明，可以通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物網(wǎng)絡(luò)中S的含量來(lái)控制其折射率在1.57～1.66內(nèi)變化。另外，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度與S的含量也呈線性關(guān)系，S的含量越高，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度越大。1 mol炔基能定量與2 mol巰基發(fā)生“點(diǎn)擊”反應(yīng)，使得通過(guò)其制得的聚合物網(wǎng)絡(luò)密度遠(yuǎn)比由通過(guò)巰基-烯“點(diǎn)擊”反應(yīng)制備的要大。

圖5 多功能炔衍生物的結(jié)構(gòu)

最近，Chan等[31]還將分別含有2、3、4個(gè)巰基的化合物2THIOL、3THIOL、 4THIOL用丙烯酸丙炔基酯修飾，通過(guò)巰基-烯鍵之間的邁克爾加成反應(yīng)得到分別含有2、3、4個(gè)炔基的化合物2YNE、3YNE、4YNE（圖 5）。然后其再與多巰基化合物在溫和條件和 1%光引發(fā)劑的作用下，經(jīng)紫外光照射發(fā)生巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)，經(jīng)DSC和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械法（DMTA）分析顯示，得到了單一均相的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。另外，紅外數(shù)據(jù)顯示，隨著單體官能團(tuán)增多，巰基-炔聚合速率下降。

1.4 連續(xù)反應(yīng)制備功能材料

功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能以及具有特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來(lái)制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。

2009年，Chan等[32]報(bào)道了通過(guò)有機(jī)膦催化的巰基-烯反應(yīng)和光引發(fā)的巰基-炔反應(yīng)串聯(lián)使用來(lái)制備功能性高的高支化度的聚合物（圖6）。值得注意的是，巰基在親核體如二甲基苯基膦（Me2PPh）存在的條件下只會(huì)與活化的C=C雙鍵發(fā)生加成，而對(duì)于C≡C叁鍵則顯示惰性。使用不同的巰基化合物與丙烯酸炔丙基酯發(fā)生巰基-烯/巰基-炔反應(yīng)，則可以合成出大量的功能材料。

圖6 巰基-烯/巰基-炔連續(xù)反應(yīng)制備功能聚合物

圖7 RAFT聚合與邁克爾巰基-烯/巰基-炔連續(xù)反應(yīng)制備功能聚合物

一般來(lái)說(shuō)，聚合物的最低臨界共溶溫度（LCST）可以通過(guò)對(duì)該聚合物的特異性修飾加以調(diào)控。Yu等[33]從位點(diǎn)專(zhuān)一的角度對(duì)結(jié)構(gòu)明確的聚合物進(jìn)行修飾。首先，通過(guò)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移活性自由基聚合（RAFT）得到單或雙官能團(tuán)封端的聚合物，再利用巰基-邁克爾加成反應(yīng)和巰基-炔反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)該聚合物L(fēng)CST的有效調(diào)控，具體如圖7所示。

最近，這種巰基-α,β-不飽和酯的邁克爾加成反應(yīng)和巰基-炔反應(yīng)串聯(lián)使用的新方法已被拓展到生物醫(yī)藥領(lǐng)域。如溫敏聚合物聚二乙基丙烯酰胺（PDEAm）的LCST為33 ℃，通過(guò)上述方法在其末端修飾一個(gè)炔基，PDEAm-yne與含有4個(gè)巰基的聚乙二醇（PEG）發(fā)生共聚反應(yīng)，形成了連有PDEAm分支的溫敏網(wǎng)狀聚合物水凝膠。

1.5 制備具孔和無(wú)孔的功能性聚合物微球

具孔和凝膠型（無(wú)孔）聚合物微球在許多應(yīng)用領(lǐng)域扮演著重要角色。如固基催化、離子交換、酶的固定化、固相萃取（SPE）、高效液相色譜（HPLC）、凝膠滲透色譜（GPC）、凈化-固相有機(jī)合成（SPOS）、固相肽合成（SPPS）。一般來(lái)說(shuō)，剛性好、孔率高、尺寸單分散性好、活性官能團(tuán)數(shù)量可控的功能微球更受人們的親睞。

由于巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)非常高效，底物幾乎定量轉(zhuǎn)化。因此，制備功能性聚合物微球，需要借助一定的工藝設(shè)備和流程。Prasath等[34]用一種自制的微觀流體裝置，成功制得了含有氨基、羥基以及羧基的功能性聚合物微球。若在反應(yīng)過(guò)程中加入致孔劑（如二甲苯）則得到尺寸和球型單分散的微粒。他們還報(bào)道了大孔微球的表面積的最大值為 35.6 m2/g。光學(xué)和掃描電鏡（SEM）圖像顯示，微球?yàn)?10～600 μm的單分散性球形顆粒。他們還利用9-芴-甲氧基?；‵moc）保護(hù)的方法考察了微球?qū)Π被土u基的負(fù)載能力，得出負(fù)載量分別為0.23～0.69 mmol/ g 和 0.24～0.64 mmol /g。

2 巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)在合成生物分子中的應(yīng)用

肽是由氨基酸之間脫水縮合而成的蛋白質(zhì)分子上一個(gè)特定的功能片段，是涉及生物體內(nèi)多種細(xì)胞功能的生物活性物質(zhì)。傳統(tǒng)合成方法主要有：酸法、堿法、電法、人工嫁接法以及基因表達(dá)法等。

眾所周知，半胱氨酸分子結(jié)構(gòu)中含有巰基官能團(tuán)，為將其引入“點(diǎn)擊”化學(xué)領(lǐng)域提供了可能?；诖耍珹imetti等[35]提出了一種新穎的多肽合成方法（圖 8）。即通過(guò)光引發(fā)的巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)將連有巰基的線性或環(huán)形 Arg-Gly-Asp（RGD）以共價(jià)鍵的方式鍵合到連有炔基的肽鏈上。RGD衍生物的生物活性能阻止纖維蛋白原與糖肽 IIb/IIIa（GPIIb/IIIa）結(jié)合。環(huán)肽可以利用 MBHA Rink Amide樹(shù)脂在固相中通過(guò)巰基-烯“點(diǎn)擊”反應(yīng)制得。

圖8 巰基-炔反應(yīng)合成多肽

“點(diǎn)擊”反應(yīng)中肽不需要特定保護(hù)，溶劑的選擇取決于某一特定濃度（約0.2 mol/L）的肽在其中的溶解度，即肽與線性RGD和環(huán)形RGD的反應(yīng)分別在水和DMF中進(jìn)行。光引發(fā)劑的選擇則是基于其在溶液中的溶解度，上述反應(yīng)分別選用 2,4,6-三甲基苯甲酰苯基磷酸鋰（LAP）和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（DMPA）。反應(yīng)進(jìn)行得十分迅速（約20 min），其中前者的反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到77%～84%。另外，Conte等[36]通過(guò)“一鍋二步”法先將含有半胱氨酸的肽炔丙基化，再在溫和條件下與巰基葡萄糖發(fā)生巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)（圖9）。這個(gè)反應(yīng)不僅能應(yīng)用于分子量較小的肽，而且對(duì)分子量較大的多肽甚至蛋白質(zhì)同樣適用。但前提是這些物質(zhì)必須含有半胱氨酸片段。通過(guò)這種方法制得的糖肽和糖蛋白被應(yīng)用于糖生物分子檢測(cè)器以及各種藥物試劑，如水基抗癌疫苗。

一般來(lái)說(shuō)，合成具有生物活性的糖聚物往往需要經(jīng)歷諸如基團(tuán)保護(hù)、分離純化等復(fù)雜、繁瑣的過(guò)程。2010年，Semsarilar等[37]首次報(bào)道了利用三甲基硅基保護(hù)的丙烯酸炔丙基酯與二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）通過(guò)聚合技術(shù)制備了高度支化且可“點(diǎn)擊”的聚合物骨架，然后經(jīng)過(guò)去保護(hù)、巰基-炔后聚修飾等步驟得到支化糖聚物（圖10）。引入巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)后，使反應(yīng)歷程大大縮短。這種合成支化糖聚物的便捷方法為其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)，并能獲得更為理想的效果。

3 巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)在表面修飾中的應(yīng)用

“點(diǎn)擊”化學(xué)模塊化的特點(diǎn)使得巰基-炔反應(yīng)不僅在聚合物制備方面有比較廣泛的應(yīng)用，在材料表面改性方面也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。Hensarling等[38]將巰基-炔反應(yīng)應(yīng)用到表面工程學(xué)領(lǐng)域。他們先將炔基修飾到硅底物上，再與巰基化合物在光照條件下發(fā)生“點(diǎn)擊”反應(yīng)，制得了大量功能性、圖形化、多組分的聚合物刷表面。同時(shí)，還論證了巰基-炔反應(yīng)可以在外界空氣存在的條件下應(yīng)用于表面修飾，反應(yīng)快速且高效。

另外，Wendeln等[39]通過(guò)微觀接觸法（μCp）將巰基-炔反應(yīng)應(yīng)用到圖形化領(lǐng)域。首先，將酯基修飾到硅或玻璃底物上，然后用HCl溶液將酯基水解得到羧基，再與炔丙基胺脫水縮合生成炔基封端的自組裝單層（SAMs）。當(dāng)表面涂有硫醇的乙醇溶液的聚二甲基硅烷（PDMS）模板與SAMs接觸時(shí)，在 DMPA作用下經(jīng)紫外光照射即可得到圖形化的表面。

圖9 巰基-炔反應(yīng)合成糖肽

圖10 RAFT共聚與巰基-炔反應(yīng)結(jié)合制備糖聚物

4 其 它

巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得其應(yīng)用領(lǐng)域不斷在拓展，人們的思路也越來(lái)越開(kāi)放。2010年，Zhou等[40]將超分子的概念引入到了巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)的應(yīng)用當(dāng)中，取得了很好的效果。他們先將雙巰基功能化的開(kāi)鏈冠醚與具有啞鈴狀結(jié)構(gòu)的季胺鹽通過(guò)超分子作用，形成二者的絡(luò)合物，然后再在光催化條件下進(jìn)行巰基-炔之間的“點(diǎn)擊”反應(yīng)，制得了具有精巧內(nèi)鎖結(jié)構(gòu)的輪烷，可應(yīng)用于分子開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域（圖11）。

另外，Jim等[41]從對(duì)催化劑的研究方向上入手，創(chuàng)造性地將有機(jī)銠或仲胺作為催化劑催化二巰基-二炔聚合反應(yīng)，并成功制得了聚（乙烯基硫醚）。這種方法得到的聚合物和其它通過(guò)巰基-炔聚合得到的產(chǎn)物有一個(gè)明顯不同之處就在于：第一分子與炔基加成后，會(huì)保持烯基硫醚的結(jié)構(gòu)而不繼續(xù)與第二分子巰基加成，并且為 100%反式構(gòu)型。此外，當(dāng)二炔化合物為二炔丙基酸酯時(shí)，在仲胺催化下得到了81%的順式構(gòu)型產(chǎn)物。目前，對(duì)巰基-炔“點(diǎn)擊”反應(yīng)催化劑體系的研究還很少，因此在該方面的研究勢(shì)必成為今后的另一個(gè)研究熱點(diǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，基于巰基-炔之間的“點(diǎn)擊”反應(yīng)已在功能聚合物制備、表面修飾和特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制備等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。由于其具有“點(diǎn)擊”反應(yīng)的一般特征，被認(rèn)為是新材料開(kāi)發(fā)與制備的一種簡(jiǎn)單、高效、通用的有力工具。因此，巰基-炔作為一種新型“點(diǎn)擊”反應(yīng)類(lèi)型具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?duì)于其將來(lái)的應(yīng)用，人們可以借鑒疊氮-炔甚至是巰基-烯反應(yīng)來(lái)促進(jìn)巰基-炔在各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。然而，與疊氮-炔以及巰基-烯之間的“點(diǎn)擊”反應(yīng)相比，人們對(duì)于該類(lèi)“點(diǎn)擊”反應(yīng)的研究尚處于初級(jí)階段，仍然存在著許多亟待解決的問(wèn)題。

圖11 巰基-炔反應(yīng)制備輪烷

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Research progress of thiol-yne click chemistry

CAI Lei，XIONG Xingquan，TANG Zhongke，XU Yuanhong
（College of Materials Science and Engineering，Huaqiao University，The Key Laboratory for Functional Materials of Fujian Higher Education，Xiamen 361021，F(xiàn)ujian，China）

Click chemistry has already

extensive attention owing to its obvious characteristics，such as readily available starting materials，moderate reaction conditions，high yields and selectivity. Thiol-yne coupling reaction has been recently demonstrated as a novel click reaction，owning to the features of simplicity，high efficiency and versatility，moderate reaction conditions，and a single product. Herein，the definition，characteristics，history as well as applications of click chemistry are reviewed. The mechanism of thiol-yne reaction and the advance in the preparation of functional polymers and surface modification based on this reaction are discussed，including not only synthesis of dendrimers，hyperbranched polymers，networks，functional materials，biomolecules and supramolecules，but also surface modification of materials. The prospects of thiol-yne reaction are also presented.

click chemistry；thiol-yne reaction；functional polymers；surface modification

O 636.1

A

1000-6613（2011）09-1982-08

2011-04-08；修改稿日期2011-04-27。

國(guó)家自然科學(xué)基金（21004024）、福建省自然科學(xué)基金（2010J01041）及福建省杰出青年基金培育計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)（JB-SJ1002）項(xiàng)目。

蔡雷（1987—），男，碩士研究生。聯(lián)系人：熊興泉，博士，碩士生導(dǎo)師，從事功能高分子材料研究。E-mail xxqluli@hqu.edu.cn。