点击化学方法对纳米粒子表面修饰研究(2)
化学，是致力于使功能与形式紧密结合于其中的构造艺术尝试。正因为分子的功能是最重要的，从药物的发现到新塑料、香水、染料等的发明，化学所有努力的目标一直是创造新的功能。而可能的结构和多样性是不可限量的；有人做过计算，仅仅9种最常见的元素就可以组成1063种相对较小的分子[1]。
在现代化学150余年的历史中，发展出了将分子片段相互连接的多种技术。其中有相当多是很精致的，要求在严格控制的条件下细致地操作高活性的反应物。2001年，Scripps研究所的化学家，给那些最佳的化学反应起了一个名字——“点击化学”[2]。这些反应易于操作，并能高产率生成目标产物，很少甚至没有副产物，在许多条件下运作良好(通常在水中特别好)，而且不会受相连在一起的其他官能团影响。“点击”这个绰号意着用这些方法把分子片段拼接起来就像将搭扣两部分“喀哒”扣起来一样简单。无论搭扣自身接着什么，只要搭扣的两部分碰在一起，它们就能相互结合起来。而且搭扣的两部分结构决定了它们只能和对方相互结合起来。
1.1 点击化学
“click chemistry”形象地把点击化学反应过程描述为一种像点击鼠标那样简单、高效、通用，其实质是指反应过程中选用易得的原料使碳杂原子（C-X-C）的连接通过可靠、高效而又具选择性的化学反应来实现，它是合成大量新化合物的一套强大、低成本、快速而且实用的新型合成方法[3]。这些反应通常具有如下特征：（1）所用原料易得；（2）反应非常可靠，操作也非常简单，反应条件温和，对氧、水都不敏感；（3）产物收率高、立体选择性也很好；（4）产物易于纯化、后处理简单，反应副产物对环境友好[4]。
目前据文献报道而得知的广泛应用的“click”反应是Sharpless等报道的，他们在炔基与叠氮基反应中使用了例如Cu(I)进行催化，从而生成单一的反式三氮唑分子。反应中常用的Cu(I)催化剂体系中有：CuI、Cu(I)、(PPh3)3Br、抗坏血酸钠还原CuSO4体系、铜粉或铜丝还原CuSO4体系等。
1.1.1点击反应的类型
点击反应的类型主要有四种：（1）环加成反应，尤其是1，3-偶极环加成反应，也包括杂环反应；（2）亲和开环反应，特别是张力杂环的亲电试剂开环；（3）非醇醛的羰基缩合反应；（4）碳碳多建的加成反应[5]。
（1）环加成反应
点击反应中较为典型的一类是环加成反应，在杂原子参与的环加成反应中点击化学的思想得到了充分的体现，这些模块化融合的过程会把两个不饱和的反应物相结合起来，因此许多有趣的五元杂环和吹冰元杂环物质由此而被生成。反应基团通常是相对非极性的，这些融合反应广泛的涵盖了各种反应，其中 Diels-Alder (D-A)反应及Cu(I)催化的叠氮化物与末端炔的1，3-偶极环加成反应最为突出、最具代表性。
首先,两者的反应都具有很高的热力学驱动力，它们形成三唑环时放出的热量大于188kJ/mol；其次，对于其他试剂及溶剂两者都表现出了惰性，可以说它们几乎不与生物分子作用。
而不同点在于，前者不需要催化剂，广泛应用于聚合物的官能化，后者主要是由叠氮化物与末端炔的特殊性质决定的，端基炔和叠氮化合物的1，3-偶极环加成反应有点击反应的“cream of the crop”之称。早在20世纪早期就有报道叠氮化合物和乙炔的环加成反应，但反应生成的是1，4-取代三唑和1，5-取代三唑的混合物。使用Cu(I)催化剂后，可得到区域选择性产率高达91％的1，4-三唑，反应时间也由原来的18h缩短为现在的8h[6]。
在众多点击反应中，诸多优点使该反应脱颖而出，但是金属催化剂会带来细胞毒性以及可能对产物的光电性质产生影响，因此，无金属催化以及新型催化剂作用的端基炔和叠氮化合物1，3-偶极环加成反应作为点击反应的典范受到了广泛关注。
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