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图 (a)从经典点击反应到可逆点击反应的体系设计;(b)对抗性亲核进攻-芳构化驱动的闭环可逆点击反应
在国家自然科学基金项目(批准号:22525105、22588101、22193020、22193021)等资助下,清华大学化学系张希教授、徐江飞副研究员团队在闭环可逆点击化学方面取得进展。研究成果以“水相可逆点击反应:一种稳健且可定制化的合成工具(Reversible click reactions in water: a robust and customizable synthetic tool)”为题,于2026年7月21日在线发表于《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)。论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.5790044。
点击化学的概念最早由Sharpless等人提出,旨在实现温和条件下快速、高效、高选择性的多组分间正交反应,从而实现新分子的简便高效构筑,迄今已得到了广泛的研究和应用。然而,经典的点击化学反应通常伴随着很大的能量释放,导致产物过于稳定而难以解离。部分研究表明,构造级联的点击反应是一种可行的方法,但在解离过程中需额外添加牺牲组分,导致体系无法回到初始状态。因此,如何通过简单的外界刺激实现闭环的可逆点击反应仍是一个很有挑战性的问题。
上述研究团队在前期芳基喹啉盐与含巯基底物间的可逆点击反应研究基础上,通过一系列分子设计与优化,发展出以硫桥连芳基喹啉盐作为高效、可定制化的连接子,实现闭环可逆点击反应(Thia-Quinolinium-Michael Reaction)。该反应体系中,C-S键可在简单的酸碱刺激下生成和断裂,同时在点击和去点击双向路径上均具有近完全转化率、快速动力学和化学计量可控性。反应循环的能量输入只来源于加入的酸和碱,其本质上驱动了体系中的质子循环,从而以一种简便的方式调控反应程度。该研究团队还探究了该反应在水相进行的可行性,发现基于硫桥连芳基喹啉盐的可逆点击反应对水具有良好的兼容性,且水相点击反应的副产物仅为一当量氯化钠,既对生物体系友好,又实现了极高的原子经济性。通过这种反应实现了可擦除的蛋白质修饰,进一步展现了其水相反应优势。该研究发展了一种基于对抗性亲核进攻-芳构化的反应设计策略,为制备可循环再生高分子材料和生物大分子动态修饰提供了化学新工具。