近日，营养与健康系安杰教授课题组在《自然》杂志旗下期刊《自然·通讯》（Nature Communications）发表了题为《基于分子内硫键激活的SuFEx点击化学的高效有机-无机链接策略》（Intramolecular chalcogen bonding activated SuFEx click chemistry for efficient organic-inorganic linking）的研究论文。该研究创新性地提出了“分子内硫键激活的SuFEx点击化学反应（S-SuFEx）”的概念，并基于此构建了用于高效有机-无机界面共价连接的新型点击化学反应，为无机材料表面的功能化修饰提供了新途径。

有机-无机界面的共价键合可以将有机分子的可定制功能与无机材料的多样化特性结合起来，对于功能材料的制造具有重要意义。然而，在各种功能性有机分子和无机材料之间建立高效的连接仍然是一个重大挑战。为此，研究团队设计了含有三种功能基团的S-SuFEx hub。其中，磺酰氟基团可以与不同的亲核试剂反应，将有机分子连接到hub上。同时，硫键供体通过分子内的硫键作用提升磺酰氟基团的反应性，引发S-SuFEx反应。而三烷氧基硅烷基团则可以作为锚定集团通过Si-O-X共价键成功将有机基团连接到无机界面上（图1）。

图1 用于有机-无机高效共价连接的S-SuFEx hub的设计

本项研究发现S-SuFEx hub与多样化的酚、醇、胺类有机物具有相比传统SuFEx反应更好的反应性。进一步，研究团队以玻璃为模型，探索了利用S-SuFEx hub在无机材料表面通过有机-无机共价连接创建功能化自组装单分子层的合成工艺。最终，在玻璃表面成功的修饰了三氯生、荧光素、全氟癸醇等有机功能分子，高效实现了原始玻璃的表面功能化，使其具有抗菌、荧光疏水等特殊功能（图2）。相信未来这一技术将会对新型有机无机复合材料的研发起到促进作用。

图2 利用S-SuFEx化学实现有机-无机共价连接及无机材料的表面功能化

中国农业大学为该研究唯一的第一和通讯作者单位，营养与健康系博士后王闽龙为论文第一作者，营养与健康系在读博士研究生侯佳曼、王超、张小河等参与了该项工作，安杰教授为论文通讯作者，任发政院士参与并指导了该项工作。本研究获得了国家重点研发计划（2022YFF0710402）的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50922-9