點(diǎn)擊化學(xué)（Click Chemistry）是美國(guó)科學(xué)院院士、2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)斯克利普斯研究所Sharpless教授于1998年提出的概念（217th ACS National Meeting, Anaheim, CA），旨在通過高效的化學(xué)連接將分子片段快速拼裝，實(shí)現(xiàn)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的功能。Sharpless教授發(fā)展了兩代點(diǎn)擊化學(xué)，第一代為銅催化疊氮和炔的環(huán)化反應(yīng)（CuAAC）,第二代為六價(jià)硫氟交換反應(yīng)（SuFEx）。這兩代點(diǎn)擊化學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物偶聯(lián)、藥物研發(fā)以及聚合物材料的制備和修飾。CuAAC反應(yīng)和前期發(fā)展的SuFEx反應(yīng)都是兩個(gè)分子片段的高效拼裝并在二維平面延伸，而多個(gè)分子片段的多維度高效連接將帶來更多的應(yīng)用潛能。
此前，我?；瘜W(xué)學(xué)院李蘇華教授在博士后研究期間改進(jìn)了杜邦公司早期制備四氟氧硫（SOF4）的生產(chǎn)工藝，可以安全高效地獲取百克量級(jí)的SOF4氣體（單次）。利用這一被遺忘了近半個(gè)世紀(jì)的氣體，他與Sharpless教授合作發(fā)展了多維度點(diǎn)擊化學(xué)（Multidimensional Click Chemistry），實(shí)現(xiàn)了胺–胺、胺–酚、胺–酚–酚、及胺–酚–胺的高效快速拼接。由于硫具有空間立體構(gòu)型，這些取代基可在三維空間的多個(gè)方向進(jìn)行延伸。（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2903）。在與斯克利普斯研究所Kelly教授課題組合作的過程中，他們發(fā)現(xiàn)SOF4與兩個(gè)胺相接的產(chǎn)物在生物體內(nèi)展現(xiàn)出非常高的活性和特異性，能高選擇性識(shí)別并與特定蛋白共價(jià)連接，如重要疾病相關(guān)的靶點(diǎn)蛋白核糖聚合酶 1 (PARP1)、巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(MIF)、可溶性環(huán)氧化物水解酶(EPHX2)等（Nature Chem. 2020, 12, 906）。
在此基礎(chǔ)上，李蘇華教授團(tuán)隊(duì)與Sharpless教授、冷泉港實(shí)驗(yàn)室的John Moses教授、瓦赫寧根大學(xué)的Han Zuilhof教授、斯克利普斯研究所的Peng Wu 教授、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Yi Liu主任、蘇州大學(xué)的路建美教授等國(guó)內(nèi)外著名高校和研究機(jī)構(gòu)的團(tuán)隊(duì)展開合作，利用SOF4合成了基于六價(jià)硫?yàn)檫B接子的亞砜亞胺磺酸酯類新型聚合物（圖1）。該反應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)在于亞胺磺酰二氟單體每側(cè)各有兩根S–F鍵，在聚合過程中反應(yīng)了一根S–F鍵后，剩余的一根S–F鍵活性會(huì)大大降低，因而可高選擇性地只反應(yīng)一根S–F鍵，避免了不可控的交聯(lián)反應(yīng)，剩余的S–F鍵也可以在更高效的BEMP催化劑作用下與芳基硅醚反應(yīng)，或者在堿的作用下直接與二級(jí)胺反應(yīng)，分別構(gòu)建S–N與S–O鍵，從而方便制備均勻的高度支鏈化聚合物。該方法可方便地在聚合物上搭載多樣化的功能分子，快速構(gòu)建多樣化的功能聚合物 。動(dòng)力學(xué)核磁實(shí)驗(yàn)顯示寡聚物端位N=SOF2在聚合起始階段顯著增加，達(dá)到峰值后逐漸減少，驗(yàn)證了該反應(yīng)為逐步生長(zhǎng)聚合機(jī)理。同時(shí)，該聚合反應(yīng)的N=SOF2基團(tuán)能夠在200秒內(nèi)接近轉(zhuǎn)化完全，顯示該聚合反應(yīng)的高效性。
圖1 基于SOF4的新型聚合物（圖片來源于Nature Chem.）
該論文發(fā)表在Nature Chemistry上，題目為“SuFExable polymers with helical structures derived from thionyl tetrafluoride”。李蘇華教授為文章的第一作者，李蘇華教授、Peng Wu教授、Han Zuilhof教授、John Moses教授、K. Barry Sharpless教授為共同通訊作者。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣東省珠江人才計(jì)劃等基金的支持。多維度點(diǎn)擊化學(xué)在發(fā)展之初得到了董佳家博士（現(xiàn)為中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員）的有益建議。
在多個(gè)國(guó)家、多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的通力合作下，基于SOF4的多維度點(diǎn)擊化學(xué)自發(fā)展以來已經(jīng)在生物偶聯(lián)、藥物研發(fā)、新材料方面展現(xiàn)出良好的潛力。英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)（RSC）將2021年度的Horizon Prize頒發(fā)給了由Sharpless教授領(lǐng)銜的多維度點(diǎn)擊化學(xué)團(tuán)隊(duì)（https://www.rsc.org/prizes-funding/prizes/2021-winners/multidimensional-click-chemistry-team/#undefined）。
