谢永生 冯 磊 杨恩岭

（1.重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆万州 404100）

（2.山东大学化学与化工学院，山东济南 250010）

（3.山东省金乡第二中学，山东金乡 272200）

“点击化学”（Click Chemistry）是由2001年诺贝尔奖获得者K. Barry Sharpless等提出的化学合成理念，其核心是开发和利用一系列简单可靠高选择性的化学转变方法来获得分子的多样性，源于组合化学概念，多用于快速有效地制造海量各类新化合物，被认为是未来加快新药研发最有效的技术之一．点击化学尤其注重合成方法的简洁性、可靠性、反应的迅速性和选择性，因此点击化学必须是模块化、高产率和高选择性的，通常应具有100%（没有副产物）或接近100%（副产物为水等小分子）的原子经济性，符合绿色化学的特点．随着一系列点击化学方法的发展成熟，点击化学更多地被用于研发和制造可用于医学诊断和新药开发的新型生化标记物．

目前成熟的以含杂原子链接单元C-X-C为基础的点击化学方法主要包括：铜（I）催化炔基-叠氮基1，3偶极环加成（应用最为广泛，被称为“点击化学的灵魂”）、光催化巯基-烯烃自由基偶联、巯基与马来酰亚胺基团的1，4加成C-S偶联等．

巯基与马来酰亚胺基团的1，4加成C-S偶联反应是最为经典成熟的点击化学方法之一，也是荧光标记含巯基的配体或生物大分子的重要方法．用含荧光染色团的马来酰亚胺标记巯基的方法已经并正被广泛应用于DNA序列、蛋白质功能研究及活体成像技术中，也是现在国际学术研究中的热点之一[1]．

本文介绍的“绿色的”巯基-马来酰亚胺点击化学教学实验以N-对氟苯基马来酰亚胺和2，5-二氯苯硫酚为原料，经简单地混合并添加三乙胺催化剂，在室温下几乎可以定量地（100%原子经济性）瞬时生成C-S偶联（1，4加成）产物，符合点击化学和绿色化学的核心特点．

1 巯基-马来酰亚胺点击化学教学实验的原理

马来酰亚胺基团可在中性pH环境特异地共价结合巯基，形成稳定的硫醚键．碱催化N-对氟苯基马来酰亚胺和 2，5-二氯苯硫酚的反应机理属于典型的巯基ɑ，β不饱和酮 1，4加成：碱催化剂夺取巯基上的活泼氢，硫负离子进攻ɑ，β不饱和酮的β位，经1，4共轭加成和酮式烯醇式互变异构过程，定量地生成C-S-C偶联产物．

2 实 验

于通风橱中，将17.9毫克2，5-二氯苯硫酚和19.1毫克N-对氟苯基马来酰亚胺在试管底部混合，加入约1毫升二氯甲烷，轻轻摇振使原料溶解．在所得淡黄色溶液中，滴加一滴三乙胺，轻轻振摇，溶液迅速从淡黄色变为淡紫色．小心用氮气吹除部分溶剂，待有少量白色晶体析出时，将试管置于通风橱中静置数分钟后，将上层溶液倾出，所得白色晶体即为目标产物，产品经正己烷洗涤并真空干燥后，利用核磁共振氢谱进行结构鉴定．

3 分 析

图1 产品的核磁共振氢谱谱图

图1为产品1H NMR（400MHz）谱图，溶剂为加标（TMS）氘代氯仿．由于碱催化N-对氟苯基马来酰亚胺和2，5-二氯苯硫酚的ɑ，β不饱和酮1，4加成反应不存在不对称选择性，最终加成产物为外消旋体，为等摩尔的R和S构型混合产物．C-S偶联成键构建了一个含C-S共价键的手性中心，导致与手性碳原子相邻的潜手性碳原子上的 Hb和 Hc的化学环境并不等同；若将手性碳原子的氢标记为Ha，依据纽曼式结构判断，与Ha处于C-C键顺位的氢原子标记为Hb、处于反位的氢原子标记为Hc，则三者可清楚的在核磁共振氢谱上被区分．

如图1所示：Ha位移值为4.41 ppm，耦合常数分别为Jab= 4 Hz和Jac= 9.2 Hz；Hb位移值为2.86 ppm，耦合常数分别为Jba= 4 Hz和Jbc= 18.8 Hz；Hc位移值为3.39 ppm，耦合常数分别为Jca= 9.2 Hz和Jcb= 18.8 Hz；Ha、Hb和Hc可视为AMX自旋系统，各氢氢谱均为dd裂分，表现为四重峰；两个苯环上的七个氢的氢核磁信号位于7.7～7.1 ppm的低场区．氘代氯仿溶剂残留峰为7.26 ppm，残留水峰为1.56 ppm．

4 讨 论

N-对氟苯基马来酰亚胺和 2，5-二氯苯硫酚的巯基-马来酰亚胺点击化学实验具备“点击化学”和“绿色化学”的核心优点．

（1）100%原子经济性，无任何副产物生成，是绿色无污染实验．

（2）操作简单方便，反应于室温可短时完成，后处理仅需干燥，避免了常见萃取和柱层析等纯化过程．

（3）反应投料量可控制在0.1 mmol级别，属微型实验，有效降低了实验成本．

（4）反应进程具备可视化特点．原料溶液为淡黄色，反应后溶液变为淡紫色，反应过程清楚可见，便于学生理解．

（5）实验耗时短，仅需1~2个课时即可完成．

综上所述，N-对氟苯基马来酰亚胺和 2，5-二氯苯硫酚的巯基-马来酰亚胺的碱催化剂 C-S偶联反应实验涵盖“点击化学”与“绿色化学”理念以及ɑ，β不饱和酮 1，4加成重点教学内容，整个实验耗时短、成本低、操作方便，是一个优秀的大学化学本科教学实验．本实验唯一的缺点是 2，5-二氯苯硫酚具有令人不愉快的气味，整个实验过程需在通风橱中操作．

[1]梁淑彩，王红，张治民.N-取代马来酰亚胺巯基荧光探针的研究进展[J].化学通报，2001（8）.