李蘇華教授課題組利用多維點擊化學實現新型聚合物材料的制備
點擊化學（Click Chemistry）是美國科學院院士、2001年諾貝爾化學獎獲得者、美國斯克利普斯研究所Sharpless教授于1998年提出的概念（217th ACS National Meeting, Anaheim, CA），旨在通過高效的化學連接将分子片段快速拼裝，實現在盡可能短的時間内獲得更多的功能。Sharpless教授發展了兩代點擊化學，第一代為銅催化疊氮和炔的環化反應（CuAAC）,第二代為六價硫氟交換反應（SuFEx）。這兩代點擊化學已經廣泛應用于生物偶聯、藥物研發以及聚合物材料的制備和修飾。CuAAC反應和前期發展的SuFEx反應都是兩個分子片段的高效拼裝并在二維平面延伸，而多個分子片段的多維度高效連接将帶來更多的應用潛能。
此前，太阳集团1088vip李蘇華教授在博士後研究期間改進了杜邦公司早期制備四氟氧硫（SOF4）的生産工藝，可以安全高效地獲取百克量級的SOF4氣體（單次）。利用這一被遺忘了近半個世紀的氣體，他與Sharpless教授合作發展了多維度點擊化學（Multidimensional Click Chemistry），實現了胺–胺、胺–酚、胺–酚–酚、及胺–酚–胺的高效快速拼接。由于硫具有空間立體構型，這些取代基可在三維空間的多個方向進行延伸。（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2903）。在與斯克利普斯研究所Kelly教授課題組合作的過程中，他們發現SOF4與兩個胺相接的産物在生物體内展現出非常高的活性和特異性，能高選擇性識别并與特定蛋白共價連接，如重要疾病相關的靶點蛋白核糖聚合酶 1 (PARP1)、巨噬細胞移動抑制因子(MIF)、可溶性環氧化物水解酶(EPHX2)等（Nature Chem. 2020, 12, 906）。
在此基礎上，李蘇華教授團隊與Sharpless教授、冷泉港實驗室的John Moses教授、瓦赫甯根大學的Han Zuilhof教授、斯克利普斯研究所的Peng Wu 教授、勞倫斯伯克利國家實驗室的Yi Liu主任、蘇州大學的路建美教授等國内外著名高校和研究機構的團隊展開合作，利用SOF4合成了基于六價硫為連接子的亞砜亞胺磺酸酯類新型聚合物（圖1）。該反應的一個特點在于亞胺磺酰二氟單體每側各有兩根S–F鍵，在聚合過程中反應了一根S–F鍵後，剩餘的一根S–F鍵活性會大大降低，因而可高選擇性地隻反應一根S–F鍵，避免了不可控的交聯反應，剩餘的S–F鍵也可以在更高效的BEMP催化劑作用下與芳基矽醚反應，或者在堿的作用下直接與二級胺反應，分别構建S–N與S–O鍵，從而方便制備均勻的高度支鍊化聚合物。該方法可方便地在聚合物上搭載多樣化的功能分子，快速構建多樣化的功能聚合物 。動力學核磁實驗顯示寡聚物端位N=SOF2在聚合起始階段顯著增加，達到峰值後逐漸減少，驗證了該反應為逐步生長聚合機理。同時，該聚合反應的N=SOF2基團能夠在200秒内接近轉化完全，顯示該聚合反應的高效性。
圖1 基于SOF4的新型聚合物（圖片來源于Nature Chem.）
該論文發表在Nature Chemistry上，題目為“SuFExable polymers with helical structures derived from thionyl tetrafluoride”。李蘇華教授為文章的第一作者，李蘇華教授、Peng Wu教授、Han Zuilhof教授、John Moses教授、K. Barry Sharpless教授為共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、廣東省珠江人才計劃等基金的支持。多維度點擊化學在發展之初得到了董佳家博士（現為中科院上海有機化學研究所研究員）的有益建議。
在多個國家、多個研究團隊的通力合作下，基于SOF4的多維度點擊化學自發展以來已經在生物偶聯、藥物研發、新材料方面展現出良好的潛力。英國皇家化學會（RSC）将2021年度的Horizon Prize頒發給了由Sharpless教授領銜的多維度點擊化學團隊（https://www.rsc.org/prizes-funding/prizes/2021-winners/multidimensional-click-chemistry-team/#undefined）。
