點擊反應是兩種反應物之間能夠快速和高產率高選擇性偶聯的反應，點擊反應是重要的合成技術，但是可逆的點擊反應非常罕見。發展能夠精確且可逆的點擊反應能夠拓展點擊反應的類型和應用場景。有鑒于此，清華大學徐江飛等報道了硫亞胺（sulfilimine）的可控點擊反應和切斷反應，實現了酚噻嗪（Phenothiazines）和有機胺兩者通過形成化學鍵的方式，快速且定量的偶聯生成硫亞胺。而且，生成的硫亞胺溴化物能夠在380nm光照射重新還原為酚噻嗪和有機胺。通過這個方法能夠制備可以解聚的大分子，能夠對氨基糖進行可逆的改性，展示了復雜分子體系內的硫亞胺的高選擇性和高效率的調控。 研究了吩噻嗪和有機胺之間的氧化點擊反應。N-甲基吩噻嗪和丁胺作為反應物，當加入NBS（N-溴代丁二酰亞胺），能夠以>99%的產率生成磺亞胺加合物。NBS具有合適的氧化性和比較快速的氧化反應動力學，因此選擇其作為氧化劑。反應非常容易發生，在乙腈的水溶液中暴露空氣氣氛中進行。反應的動力學模擬結果顯示遵循二階速率，反應的速率常數為3.43±103M-1 s-1，說明反應速率非?？?。點擊反應兼容性。兼容性結果顯示，一級/二級胺能夠與N-甲基吩噻嗪發生定量的轉化。芐基胺和炔丙胺反應能夠獲得75~91%的產率，產率降低是因為烯丙基/芐基位點的副反應。此外，對N-甲基吩噻嗪/N-芳基吩噻嗪的2-位點取代基具有容忍性。官能團兼容性結果顯示，烯烴、炔烴、醛、酰胺、酯、醇、苯甲醚、環氧化物、噻吩和鹵代烷等官能團不會對反應產生抑制作用。對于能夠直接與原料反應的官能團，比如硫醇、叔胺、N-雜芳烴、羧基和活性碳氫鍵將影響反應的進行。生成的磺亞胺具有穩定性，能夠在70 ℃穩定48h，而且能夠溶于水（水中穩定時間2個星期）。研究結果說明，噻吩嗪和有機胺的反應高效率、快速、具有選擇性和廣泛的底物，且反應條件溫和。反應中間體。通過ESR表征技術，觀測到單電子信號，說明N-甲基噻吩嗪倍NBS氧化，轉變為自由基陽離子。作者認為反應是通過這種N-甲基噻吩嗪自由基陽離子進一步氧化為高親電活性+2價陽離子，隨后與有機胺之間發生親電加成反應。通過與柱芳烴(CP[6])的結合實驗，驗證說明反應中間體是+2價態的噻吩嗪陽離子。研究磺亞胺的切斷反應。當使用380nmLED光照射，磺亞胺溴化物能夠切斷，重新生成原料噻吩嗪和質子化有機胺。光催化切斷反應的兼容性研究發現，反應能夠以>99%的轉化率對22個磺亞胺在30min內完成。烯烴、炔烴、醛、酰胺、酯、醇、苯甲醚、環氧化物、噻吩、鹵代烷烴、羧基、N-雜芳烴、叔胺和硫醇等官能團不會影響反應的進行。陰離子為F、Cl、I同樣能夠很好的發生。但是，當陰離子為PF6-，反應除了生成對應的產物之外，還生成了副產物。反應過程的產物檢測到H2O2，說明反應過程中H2O被還原。 光切斷反應機理。通過ESR和激光光解光譜表征研究光還原過程的機理，發現光照射磺亞胺發現單電子中間體的信號。瞬態吸收光譜表征發現光照射后，在513nm產生與陽離子物種相對應的吸收峰。因此，表征結果說明，光照射過程中產生陽離子自由基中間體。發現Br陰離子能夠促進切斷反應中生成噻吩嗪和有機胺，抑制生成其他的副反應產物。這些表征結果說明，光照射導致磺亞胺化學鍵發生均裂，隨后生成自由基對，在Br催化作用下，自由基被H2O還原，生成噻吩嗪和有機胺。反應的優勢。切斷反應不存在化學平衡，磺亞胺體系的化學鍵形成和切斷過程通過不同的路徑發生，并且能夠分別調節，表現了磺亞胺化學鍵優秀的控制性。通過對氨基糖的氨基可逆修飾，可解聚的生物大分子，click-clip反應的選擇性、效率、操作方便。3-NH2-α-CD氨基糖能夠在室溫和大氣氣氛進行催化氧化，使用Selectfluor作為氧化劑，以80 %收率生成3-NH2-α-CD-SFI。NMR和高分辨率質譜表征結果發現反應對氨基具有非常高的選擇性。當添加NaBr，生成的磺亞胺能夠通過380 nm光照射作用完全的切斷重新生成N-甲基噻吩嗪和3-NH2-α-CD。 圖6. 通過Click-Clip反應控制聚合物的聚合和解聚該反應能夠合成可解聚大分子。首先合成了一種雙功能的單體分子，C12DiPTZ（含有兩個吩噻嗪基團），與1,6-己二胺進行逐步聚合，能夠得到分子量為4.5×104 Da的聚合物，凝膠滲透色譜法分析表征結果顯示分子量為2.6×104 Da，多分散指數為1.45。隨后使用380 nm光進行聚合物的解聚。表征結果顯示解聚反應完全和干凈。而且，當控制光照射的時間，聚合物的分子量能夠逐步減少，這說明通過控制光子量的方式調節聚合物的分子量。 Jiantao Zhao, Huacheng Yu, Xingchen Jin, Bo Qin, Shan Mei, Jiang-Fei Xu, and Xi Zhang, Radical-mediated click-clip reactions, Science 2024, 385(6715), 1354-1359DOI: 10.1126/science.adn2259https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2259
