巯基点击反应为一类由巯基参与的高效偶联反应。它为新型化合物和聚合物的合成提供了强有力的工具。可断裂聚合物是指在外部刺激或化学试剂作用下，可以被“切断”的聚合物。巯基点击反应为可断裂聚合物的合成提供了有效途径。我们在实验中发现4-吡啶硫醚结构可以被氧化为相应的亚砜或砜，二者均可以在碱催化下，被硫醇类化合物取代。在氧化、亲核取代反应基础上开发了一种“click-declick”策略，并把它用于可断裂聚合物的制备。
首先利用巯基-苯磺酰基取代反应制备嵌段共聚物，该聚合物可以被适当的氧化剂氧化，最后在巯基小分子的作用下使聚合物断裂，为可断裂聚合物的制备提供一条新的途径。反应过程如图1所示。
图1 基于巯基-磺酰基点击反应和硫醚氧化策略的聚合物合成与断裂过程示意图。 作者首先开展了小分子验证实验，如图2所示。以6-乙酰氧甲基-4-苯磺酰基烟酸甲酯为起始原料，在三乙胺作用下与十二烷基硫醇发生取代反应，得到吡啶硫醚衍生物。该硫醚在mCPBA、H2O2等多种氧化剂作用下，得到单氧化产物（亚砜）和双氧化产物（砜）的混合物。分离纯化后得到的砜和亚砜均可被巯基乙醇所取代。 图2 小分子验证实验路线图 小分子验证实验的成功为作者将该类反应应用到聚合物研究中打下了良好的基础。以mPEG116-OH为原料，经过羧基化和酯化，得到mPEG116-SO2Ph。此外，经过RAFT聚合，酯化，脱CTA末端，二硫键还原等四步反应，得到PS70-SH。在三乙胺作用下，mPEG116-SO2Ph和PS70-SH发生巯基-磺酰基点击反应，得到mPEG116-b-PS70嵌段共聚物。在mCPBA作用下，mPEG116-b-PS70被氧化为相应的砜/亚砜。在巯基乙醇，苯乙硫醇，十二烷基硫醇或N-叔丁氧羰基-L-半胱氨酸甲酯四种巯基化合物的作用下，氧化后的mPEG116-b-PS70均可以断裂为相应的PEG衍生物和PS衍生物。GPC表征了mPEG116-b-PS70的制备前后及断裂前后分子量的变化。将氧化后的mPEG116-b-PS70在甲醇中自组装，TEM测得其为30-90 nm的球形胶束。在过量的巯基乙醇和三乙胺作用下，mPEG116-b-PS70逐渐断裂，PEG链溶解于甲醇，而PS链聚集为更大的小球，TEM测定其直径为120-220 nm。DLS也证明了其平均粒径由50 nm增加到194 nm。 图3 mPEG116-b-PS70的合成，以及嵌段聚合物氧化、断裂示意图。 作者还将该“click-declick”策略应用到可断裂星形聚合物的制备中。如图4所示，以mPEG24-SO2Ph、PETMP和化合物M为原料，在三乙胺作用下，通过交联反应得到星形聚合物，其内核中及界面上含有吡啶硫醚单元，外壳上连有PEG链。该星形聚合物在mCPBA作用下被氧化为相应的砜，并在巯基乙醇作用下断裂，分离得到PEG24-S-OH和小分子化合物M1。 图4 星形聚合物的制备，氧化，解体示意图 论文信息 Synthesis of Cleavable Polymers via Oxidation of Thioether Moieties and Thiol Click Reactions: A Click-Declick Strategy Lun Wang, Li Liu,* Hanying Zhao* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202304073
