关于高分子试剂介绍

[拼音]：gaofenzi shiji

[外文]：polymeric reagents

聚合物主链或侧链上连接有具有反应活性的功能基团，或以聚合物作为载体负载有低分子试剂，于适当的溶剂中能与可溶性试剂进行化学反应的一类高分子化合物。这类化合物多数具有交联结构，是不溶性的。因此，利用高分子试剂进行的化学合成在非均相体系中进行，一般称为固相合成。

简史

高分子试剂的应用溯源于20世纪30年代中期，以缩聚法制得离子交换树脂为起点。1944年又制得以苯乙烯－二乙烯基苯为母体的离子交换树脂和电子交换树脂，但直到1963年R.B.梅里菲尔德和R.L.莱特辛格分别成功地在高分子载体上进行了肽的固相合成之后，聚合物负载反应的优点才被充分认识，对高分子试剂的研究随之也得到重视，相继合成了各类高分子试剂，有效地应用在有机合成、多肽合成、寡核苷酸和低聚糖的合成、特效分离、分析和临床化验、湿法冶金及生物医学等方面。

试剂的制备

可以有两条途径：一是将低分子试剂通过功能基反应以共价键结合到预先选定的聚合物上，或通过物理吸附、包埋等方式固定在聚合物的网状结构内；二是由带有特定功能基的单体聚合而成。

特点

高分子试剂用于有机或高分子合成上，有几个突出的优点：

（1）容易分离。高分子试剂一般是不溶性的，所以它和低分子化合物反应后，只要经简单过滤或离心就可分离；可溶性的高分子试剂在反应后，可借助选择沉淀或超滤法分离出来。

（2）可以投放过量的试剂，以提高产率，过量的试剂可以回收再用。高分子试剂还可以装在反应柱中进行连续循环 *** 作。

（3）容易避免副反应，选择性高。由于反应物固定在高分子主链上，反应基团在聚合物上所处的局部环境与游离在溶液中的环境截然不同。在具有刚性高分子链的情况下，既可以满足避免相同分子间相互反应的条件，又可以形成促使不同分子间反应的微环境。

（4）对于多官能团化合物，高分子试剂可以选择性地保护某些官能团。高分子试剂的缺点是有时制备比较繁琐，有些高分子试剂参与的反应的速率较慢。

应用

高分子试剂在实际应用中，主要有四种使用方式：

式中P为聚合物；A、B、C、D为功能基或低分子试剂。

在式(1)中，高分子试剂是作为酶和非生物催化剂的载体。将聚合物过滤掉后，反应即停止。固定化酶和离子交换树脂（用作酸或碱催化剂）就是最先分别在生物合成和有机合成中应用的高分子试剂(见高分子催化剂)。

在式(2)中，高分子试剂专一地吸附混合物中某一种化合物，将它们与混合物分开之后，被提取的化合物又可以从高分子试剂上分离下来而得到纯品。这种方式已应用在生物活性物质的提纯（亲和层析）和金属离子的分离上（见螯合树脂）。

在式(3)中，高分子试剂将其化学功能基转移给可溶性试剂（或逆反应）。例如高分子卤化剂和氧化还原高分子等即属于这类（见高分子卤化）。

在式(4)中，示出梅里菲尔德固相合成的反应。如在多肽、寡核苷酸或低聚糖的合成中，接续的中间产物就是结合在高分子上的，经过几轮反应，当接上去的单元已达到需要程度时，就把它从高分子上解脱下来，滤去聚合物即得到纯产品。

主要的应用实例有：

（1）对称双官能团化合物的选择单官能团反应，双官能团化合物如在均相体系进行选择单官能团的反应，收率是很低的。利用高分子试剂反应可以得到高产率和纯净的产品。如选择性地保护对称二醇中的一个羟基，制得一系列昆虫性诱剂，以及对一些二醛基化合物或带羧基的化合物，都可采用保护的方法使反应顺利进行。

（2）在高分子载体上进行的不对称合成，如苯基乳酸利用聚合物作载体进行不对称合成时，化学纯度为77％，光学纯度为65％；若不利用聚合物，化学纯度为68％，光学纯度为53％。

（3）在高分子载体上进行的分子内环化反应及分子间的反应，要进行分子内环化反应，必须控制分子内与分子间两个竞争反应的相对速率，也就是分子内的反应速率必须比分子间的反应快。在经典反应中，是通过将化合物溶于很大体积的溶剂中来实现的。采用高分子载体将反应分子键合上去，并使它们彼此距离足够远，使分子间不能进行反应，与经典方法中将化合物高度稀释取得的效果一样，已成功地实现了二羧酸混合酯的迪克曼环化和肽的环化反应。

分类

高分子试剂主要有下列几种。

聚4－羟基－3－硝基苯乙烯与苯甲酰氯（或乙酸）的酯化物已用于胺的酰基化，利用它合成运动徐缓素9肽，总收率达到39％。带N－羟基苯并三唑的聚合物及含8-羟基喹啉基团的聚合物也能用于活性酯的制备，并可用于肽合成。此外如：对，对－二羟基二苯砜聚合物，N－羟基马来酰亚胺聚合物，含N－羟基琥珀酰亚胺与羟肟酸的聚合物，及含亚硝基氨基吡唑的高分子活性酯，均可用于肽的合成。高分子混合酸酐如高分子混合磺酸－乙酸酐也是一类有效的酰化剂。

交联的聚苯乙烯基吡啶溴的络合物，是一种温和的溴化剂，用于双键加溴反应。由聚对碘代苯乙烯和氯气反应制得的聚(对乙烯基碘－氯化物)可成功地将环己烯氯化为反式二氯代环己烷。可溶性的或交联的聚对乙烯基苯甲酰氯可将羧基转化为酰氯，收率为50％～90％。现在也已制得用于双键加成的高分子氟化剂。高分子N－溴代和N-氯代琥珀酰亚胺以及含N－氯代苯并三唑基聚合物也都是常用的高分子卤化试剂。

这类试剂应用较早，一般以醌－氢醌体系为主。取代的吡唑啉醌也是一类很稳定的氧化还原树脂。3-(2，5-二甲氧基-3，4，6-三甲基苯基)丙基三氯硅烷可以与多孔玻璃或硅胶反应，随后裂解甲氧 醚键得到附于无机材料上的氧化还原聚合物，这种聚合物具有相当好的稳定性和氧化还原性能。含过酸基的聚合物可用于使烯烃转化为二醇，或将烯烃氧化成环氧化物。键合在纤维素、交联葡聚糖及聚丙烯酰胺上的含硫醇还原性聚合物可用来定量地还原肽和蛋白质中的二硫键，其本身可以很容易地被硼氢化钠定量地再生。其他附着在高分子上的还原剂尚有多种，一类是连在高分子上的金属原子簇，如铑原子簇。还有有机锡、有机硒高分子试剂及高分子二茂钛等都是有效的还原剂（见氧化还原树脂）。

高分子次烷基转移试剂用于维蒂希反应有两个优点：一是苯基膦的氧化物结合在聚合物上，容易分离；二是可以控制产品烯烃的空间结构，得到高产率的顺式烯烃。

在寡核苷酸的合成中，可应用高分子磺酰氯作为缩合剂。在肽合成上可应用高分子碳化二亚胺及结合有N－乙酯基－2－乙氧基－1，2－二氢喹啉的聚合物，以方便分离和提高产品纯度。其他的高分子缩合剂还有锍炔高分子、聚对锂代苯乙烯和聚对－4－锂代丁基苯乙烯、高分子吉腊德试剂以及含冠醚的聚合物等。

利用高分子的不溶性，可以从复杂的反应混合物中选择地分离出单一化合物。这种试剂已成功地用于一种新的大环及套环化合物的合成中。此外还可借此高分子试剂研究反应机理，如研究硝基酚酯的氨解被咪唑所催化的反应，以及证明在高分子铁菲罗啉衍生物的氧化反应过程中生成环丁二烯。

随着高分子试剂应用范围的日益扩大，对高分子试剂反应动力学的研究，以及对作为母体的聚合物结构的研究都在深入进行。

参考书目

1. M.A.Kraus and A.Patchornik， Polymeric Reagents，Journal of Polymer Science: Macromolecular Reviews，Vol.15， 1980.
2. G.Manecke，et al.，On Some Reactive Polymers and Immobilized Enzymes，Pure and Applied Chemistry，Vol. 50，1978.