点击化学：高产、高立体选择性、广泛应用

本文刊载于《科学观察》2007年第2卷第3期P58-P59。

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“点击化学”的概念是在上世纪70年代早期由德国慕尼黑大学的科学家Rolf Huisgen提出并加以推广的。它指的是专门研究一类新型有机反应的化学[更多全面了解，请参阅1，3-Dipolar Cycloaddition Chemistry (1,3- 偶极环加成反应化学，译者注)，Wiley出版，2002年修订]。点击化学反应条件简单，产量高，甚至可以在水中完成，并能够得到高立体选择性的产物。本期热点论文3和4揭示了点击化学反应的非凡用途。

论文3由多家研究单位共同完成，包括美国加利福尼亚的IBMAlmaden研究中心、斯克利普斯研究院与劳伦斯伯克利国家实验室，以及德国德累斯顿的多聚体研究所。该研究工作的首席科学家是诺贝尔奖获得者Barry Sharpless。通过叠氮化合物和炔烃的“点击反应”，论文3成功地合成了三氮唑树枝状高分子。作者指出这是迄今为止最好的点击化学反应。反应在铜的催化作用下进行，室温搅拌反应物数小时，然后过滤溶液，就可以得到几乎100%的产率。

与其他树枝状高分子不同，这种新型的树枝高分子是以从外到内的方式生成的，即首先形成树枝，接着再连接到中心核上，然后更多的树枝可以在已经形成的树枝高分子外部生成。论文应用了多种研究方式对产物进行了表征，如NMR、GPC以及MALDI-TOF质谱，结果显示其具有独特的性质，原因是其在有机溶剂与乙醇/水混合溶剂中有较高的极性和溶解性。

另外一篇有关点击化学的论文（论文4）是由马萨诸塞大学（位于阿姆赫斯特）的Todd Emrick教授及其同事共同完成的。Emrick教授研究小组首先制备带有乙炔功能团的聚酯聚合物，然后在温和的条件下通过与叠氮化合物发生点击化学反应，成功地在聚酯链上生成了新的功能团，从而开发出了一种具有生物医学应用潜力的新材料。由于其生物兼容性，这种聚酯骨架特别适合应用于治疗。

“由于具有反应产量高、无副产物以及可容纳功能团的特点，点击化学吸引了人们的更多关注。我们的研究结果表明，即使存在其他功能团，完成环加成反应也是相当容易的，”Emrick教授 对Science Watch记者说。(www.xing528.com)

自2001年起，Emrick教授一直致力于脂肪族聚酯的研究工作，并且在2004年发表了有关稳定的带有1，2-二醇侧基的脂肪族聚酯研究论文（请参阅B.Parrish, T.Emrick, Macromolecules,37[16]: 5863-5, 2004）。“因为聚酯骨架的不稳定性，聚酯的功能化一直都是非常棘手的问题，”Emrick教授说。他指出合成步骤过多的方法不会产生什么重要的应用价值。“我们先前的方法设计得非常巧妙，但是繁琐的合成步骤限制了产品在药物输运以及其他医学方面的应用。现在，点击方法改变了这一局面”。

聚合物的药用很可能集中在聚合物治疗这一方式上，通过反应把药物（例如抗癌药物喜树碱）键合到聚合物上，从而提高这些药物的可溶性以及生物可利用性，同时还可以通过调节反应条件，控制聚酯上药物的数量。对于Emrick教授最新关于喜树碱功能化脂肪族聚酯的研究，请参阅B.Parrish, T. Emrick，Bioconjugate Chemistry，18（1）：263-7，2007。

在当期十大热点论文中，论文6 同样也是来自Barry Sharpless。论文研究了有机化合物在水悬浮液中的反应。过去，人们总认为有机反应只能在有机溶剂中完成，然而论文6的研究结果表明，在搅拌的情况下，含有非水溶性反应物的反应也能够在水悬浮液中进行。不仅可以发生反应，而且在短时间内还可以得到较高的产量。因此，实际情况并不是我们过去所想的那样，反应物的溶解性并不是反应的关键因素。80摄氏度时，环烃四环庚烷与偶氮二甲酸二甲酯在甲苯溶剂中反应24小时，产率是74%，但是“水表反应”（此中文术语为译者所定，原英文为“onwater”），在室温下进行10分钟，产率可达82%。（“on water”是Sharpless教授对此类反应提出的专业术语）。

这种奇妙的反应是如何发生的呢？论文6提出的分子在水和油两相界面具有独特性质的论断，正是它们反应活性提高的关键原因。

翻译：朱海峰 审校：马建华

*John Emsley 博士，英国剑桥大学化学系