謝永生 馮 磊 楊恩嶺

（1.重慶三峽學院化學與環(huán)境工程學院，重慶萬州 404100）

（2.山東大學化學與化工學院，山東濟南 250010）

（3.山東省金鄉(xiāng)第二中學，山東金鄉(xiāng) 272200）

“點擊化學”（Click Chemistry）是由2001年諾貝爾獎獲得者K. Barry Sharpless等提出的化學合成理念，其核心是開發(fā)和利用一系列簡單可靠高選擇性的化學轉變方法來獲得分子的多樣性，源于組合化學概念，多用于快速有效地制造海量各類新化合物，被認為是未來加快新藥研發(fā)最有效的技術之一．點擊化學尤其注重合成方法的簡潔性、可靠性、反應的迅速性和選擇性，因此點擊化學必須是模塊化、高產率和高選擇性的，通常應具有100%（沒有副產物）或接近100%（副產物為水等小分子）的原子經濟性，符合綠色化學的特點．隨著一系列點擊化學方法的發(fā)展成熟，點擊化學更多地被用于研發(fā)和制造可用于醫(yī)學診斷和新藥開發(fā)的新型生化標記物．

目前成熟的以含雜原子鏈接單元C-X-C為基礎的點擊化學方法主要包括：銅（I）催化炔基-疊氮基1，3偶極環(huán)加成（應用最為廣泛，被稱為“點擊化學的靈魂”）、光催化巰基-烯烴自由基偶聯(lián)、巰基與馬來酰亞胺基團的1，4加成C-S偶聯(lián)等．

巰基與馬來酰亞胺基團的1，4加成C-S偶聯(lián)反應是最為經典成熟的點擊化學方法之一，也是熒光標記含巰基的配體或生物大分子的重要方法．用含熒光染色團的馬來酰亞胺標記巰基的方法已經并正被廣泛應用于DNA序列、蛋白質功能研究及活體成像技術中，也是現(xiàn)在國際學術研究中的熱點之一[1]．

本文介紹的“綠色的”巰基-馬來酰亞胺點擊化學教學實驗以N-對氟苯基馬來酰亞胺和2，5-二氯苯硫酚為原料，經簡單地混合并添加三乙胺催化劑，在室溫下幾乎可以定量地（100%原子經濟性）瞬時生成C-S偶聯(lián)（1，4加成）產物，符合點擊化學和綠色化學的核心特點．

1 巰基-馬來酰亞胺點擊化學教學實驗的原理

馬來酰亞胺基團可在中性pH環(huán)境特異地共價結合巰基，形成穩(wěn)定的硫醚鍵．堿催化N-對氟苯基馬來酰亞胺和 2，5-二氯苯硫酚的反應機理屬于典型的巰基ɑ，β不飽和酮 1，4加成：堿催化劑奪取巰基上的活潑氫，硫負離子進攻ɑ，β不飽和酮的β位，經1，4共軛加成和酮式烯醇式互變異構過程，定量地生成C-S-C偶聯(lián)產物．

2 實 驗

于通風櫥中，將17.9毫克2，5-二氯苯硫酚和19.1毫克N-對氟苯基馬來酰亞胺在試管底部混合，加入約1毫升二氯甲烷，輕輕搖振使原料溶解．在所得淡黃色溶液中，滴加一滴三乙胺，輕輕振搖，溶液迅速從淡黃色變?yōu)榈仙⌒挠玫獨獯党糠秩軇?，待有少量白色晶體析出時，將試管置于通風櫥中靜置數分鐘后，將上層溶液傾出，所得白色晶體即為目標產物，產品經正己烷洗滌并真空干燥后，利用核磁共振氫譜進行結構鑒定．

3 分 析

圖1 產品的核磁共振氫譜譜圖

圖1為產品1H NMR（400MHz）譜圖，溶劑為加標（TMS）氘代氯仿．由于堿催化N-對氟苯基馬來酰亞胺和2，5-二氯苯硫酚的ɑ，β不飽和酮1，4加成反應不存在不對稱選擇性，最終加成產物為外消旋體，為等摩爾的R和S構型混合產物．C-S偶聯(lián)成鍵構建了一個含C-S共價鍵的手性中心，導致與手性碳原子相鄰的潛手性碳原子上的 Hb和 Hc的化學環(huán)境并不等同；若將手性碳原子的氫標記為Ha，依據紐曼式結構判斷，與Ha處于C-C鍵順位的氫原子標記為Hb、處于反位的氫原子標記為Hc，則三者可清楚的在核磁共振氫譜上被區(qū)分．

如圖1所示：Ha位移值為4.41 ppm，耦合常數分別為Jab= 4 Hz和Jac= 9.2 Hz；Hb位移值為2.86 ppm，耦合常數分別為Jba= 4 Hz和Jbc= 18.8 Hz；Hc位移值為3.39 ppm，耦合常數分別為Jca= 9.2 Hz和Jcb= 18.8 Hz；Ha、Hb和Hc可視為AMX自旋系統(tǒng)，各氫氫譜均為dd裂分，表現(xiàn)為四重峰；兩個苯環(huán)上的七個氫的氫核磁信號位于7.7～7.1 ppm的低場區(qū)．氘代氯仿溶劑殘留峰為7.26 ppm，殘留水峰為1.56 ppm．

4 討 論

N-對氟苯基馬來酰亞胺和 2，5-二氯苯硫酚的巰基-馬來酰亞胺點擊化學實驗具備“點擊化學”和“綠色化學”的核心優(yōu)點．

（1）100%原子經濟性，無任何副產物生成，是綠色無污染實驗．

（2）操作簡單方便，反應于室溫可短時完成，后處理僅需干燥，避免了常見萃取和柱層析等純化過程．

（3）反應投料量可控制在0.1 mmol級別，屬微型實驗，有效降低了實驗成本．

（4）反應進程具備可視化特點．原料溶液為淡黃色，反應后溶液變?yōu)榈仙?，反應過程清楚可見，便于學生理解．

（5）實驗耗時短，僅需1~2個課時即可完成．

綜上所述，N-對氟苯基馬來酰亞胺和 2，5-二氯苯硫酚的巰基-馬來酰亞胺的堿催化劑 C-S偶聯(lián)反應實驗涵蓋“點擊化學”與“綠色化學”理念以及ɑ，β不飽和酮 1，4加成重點教學內容，整個實驗耗時短、成本低、操作方便，是一個優(yōu)秀的大學化學本科教學實驗．本實驗唯一的缺點是 2，5-二氯苯硫酚具有令人不愉快的氣味，整個實驗過程需在通風櫥中操作．

[1]梁淑彩，王紅，張治民.N-取代馬來酰亞胺巰基熒光探針的研究進展[J].化學通報，2001（8）.