DNA、RNA等核酸在我们体内一直都是通过温和的(~ 37℃)和无基团保护的方式产生的。它们是基于四个核苷酸单体单元的自然序列定义的大分子，可以存储我们的遗传信息。受这一自然“智能”过程的启发，非生物序列定义大分子的合成已成为一个新兴且快速增长的研究领域。在已有的报道中，大多数单体都需要经过多个步骤的精心设计和合成或需要保护-去保护化学基团，既费时又不经济。此外，在许多合成路线中使用了金属催化剂，这些催化剂很难完全去除，从而影响产品的性能。因此，一种新的无金属、无保护基团、原子经济的方法是从简单单体中获得序列定义的大分子是目前重要的研究领域。
点击化学由于其效率高，是合成序列确定的大分子分子最理想的候选方法。在此基础上，华南理工大学唐本忠院士、秦安军教授团队等结合羟基炔和硫醇烯点击反应，开发了一种无保护基团、无金属、原子经济的化学反应，在环境条件下，从现成的起始化合物和单体中高效合成序列确定的低聚(单硫缩醛)(11步合成，总收率54%)。线性寡聚物(单硫缩醛)的序列可以通过串联ESI-MS/MS技术轻松解码，使其成为具有高数据存储密度(0.013 bit/Da)的新型数字大分子。此外，星型寡聚物(单硫缩醛)也可以通过发散和聚合策略以及它们的组合来生成，可以作为一种新的非线性数字大分子来实现二维信息矩阵编码，相关工作以题为“Combining Hydroxyl-Yne and Thiol-Ene Click Reactions to Facilely Access Sequence-Defined Macromolecules for High-Density Data Storage” 于近期发表在了JACS上，在信息加密、防外显化、秘密通信等方面具有很大的应用潜力。
为了探索这种更容易合成序列确定的大分子的新方法，研究人员以对甲苯甲醇(S1)、丙酸甲酯(M1)和2-巯基乙醇(M2)的起始单元来研究反应条件。在有机碱1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)存在下，羟基与酯活化的乙炔基在室温条件下反应生成β-烷氧基丙烯酸酯。通过高分辨电喷雾电离质谱(ESI-MS)、凝胶渗透色谱(GPC) 和核磁共振(NMR)光谱学对合成产物A1−A7的结构进行了表征, 进一步说明上述过程。
低聚（单硫代缩醛）A7的合成路线与表征
受模型反应的启发，研究人员进一步扩大了单体的范围，通过逐步迭代方法，得到了如下图所示的含有8种不同的单体、序列确定的线性寡聚物(单硫缩醛)B11，总收率达到54%。
低聚（单硫代缩醛）B11的合成路线
在B11的ESI-MS/MS谱中，所有归属于S - C键裂解途径的片段都很容易找到。分子离子峰与主碎片峰之间的间隙可以提供两种单体组合的信息。4个丙酸衍生物+ 4个羟基硫醇，可以形成4种4 d不同的组合，每一种组合都有独特的分子量，从而可以实现高密度的数据存储，这种高数据存储密度(0.013 bit/Da)可与已报道的线性数字大分子(0.009 bit/Da)相媲美。
数据存储解码
由于起始化合物和单体的限制，拓扑数字聚合物很少被合成。星形聚合物是一种具有三维超支化结构的拓扑大分子结构，由一个中心核发散出多个线性链，因其独特的结构和性质而被广泛应用于各种领域。由于多元醇起始化合物的多样性和可得性，研究人员在此基础上进一步制备出序列确定的星型寡聚物(单硫代缩醛)，并证明了最简单的半臂星寡聚体(单硫缩醛)在信息加密上的应用。因此，它可以作为一种新的拓扑数字大分子，实现二维信息矩阵编码，在信息加密、防外显化、秘密通信等方面展示出巨大的应用潜力。图片
星形寡聚物（单硫代缩醛）的合成路线和序列结构
星形低聚物（单硫代缩醛）解码