2023年7月4日，國際頂級學術期刊《Nature Communications》在線發表了AG真人娱乐數字醫學工程全國重點實驗室/生物科學與醫學工程學院梁高林教授課題組的一項最新研究成果，論文标題為《Assembly drives regioselective azide-alkyne cycloaddition reaction》。該文章提出了一個利用超分子自組裝驅動力控制化學反應區域選擇性的概念。根據這一想法，作者在無金屬催化或加熱的條件下實現了水溶液中超分子自組裝誘導的、區域選擇性的疊氮-炔基環加成反應。（Nat. Commun. 2023，DOI: 10.1038/s41467-023-39658-0）。
疊氮-炔環加成反應是合成含氮雜環化合物的一種非常常見的有機反應，但常受到其反應速度(環境溫度下)和産物的低區域選擇性的限制。雖然高溫可以加速反應，但會降低反應的選擇性。而金屬離子的催化由于不具有生物親和性，也限制了其在體内的進一步應用。因此，迫切需要開發一種生物兼容的無金屬疊氮-炔環加成反應。自組裝是一個由熱力學和動力學驅動的自發過程，由各種非共價相互作用(如氫鍵、π-π堆積、靜電相互作用、疏水相互作用和範德華力)的協同效應實現并決定最終形成的納米結構的熱力學穩定性和最小能量狀态，随後自發地、分層地組裝成功能超分子材料。因此，應用超分子自組裝或其非共價作用來實現生物安全的化學反應是一種有潛力的策略。針對這一科學問題，梁高林教授課題組設計和實現了基于超分子自組裝的疊氮-炔基環加成反應，在無金屬催化的條件下實現了反應的高區域選擇性。作者分别設計合成了三種自組裝單體：Nap-FFK-Azi（含疊氮基），Nap-FFG-Alk（含炔基）以及他們的環加成産物Nap-FFK-Tria-GFF-Nap（見圖a），利用超分子自組裝的性質實現無金屬的疊氮-炔基環加成反應（見圖b）。在水溶液中，Nap-FFK-Azi或Nap-FFG-Alk自發地組裝成有序的納米纖維，在非共價相互作用吸引下，周圍的單體持續被吸引到納米纖維附近，分子間距離的減小允許有效的分子碰撞，促進了環加成反應的發生。随着自組裝和環加成反應的進行，纖細的納米纖維轉變為較寬的納米帶，這種形貌轉變也印證了組裝驅動的環加成反應的發生（見圖c）。這項工作提出了一種利用超分子自組裝的優異性質來實現免金屬離子催化的反應新策略，為發展生物兼容的點擊反應提供了全新的思路。
該論文共同第一作者是AG真人娱乐博士生蔣翹楚和副研究員占文俊博士。AG真人娱乐首席教授/數字醫學工程全國重點實驗室副主任梁高林教授為文章的唯一通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金重點項目和面上項目的資助。
附文章鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39658-0#citeas
