阅读说明：本技术 基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成的化合物及其应用 (Compound based on cascade sulfydryl/bromomaleimide Michael addition and application thereof ) 是由 黄智豪 施秋楠 刘宝磊 张正彪 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成的化合物及其应用。本发明的数字编码大分子,其结构式如式(I)所示：<Image he="240" wi="700" file="DDA0002571403940000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>其具有单一的分子量,精确的序列结构,通过迭代序列指数增长策略合成所得。以上化合物可利用串联质谱实现简单、快速的测序,能够广泛应用于信息存储和防伪领域。(The invention relates to a compound based on cascade sulfydryl/bromomaleimide Michael addition and application thereof. The structural formula of the digital coding macromolecule is shown as the formula (I): the molecular weight-variable peptide has a single molecular weight and an accurate sequence structure, and is synthesized by an iterative sequence exponential growth strategy. The compounds can realize simple and rapid sequencing by utilizing tandem mass spectrometry, and can be widely applied to the fields of information storage and anti-counterfeiting.)

基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成的化合物及其 应用

技术领域

本发明涉及化合物合成技术领域，尤其涉及一种基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成的化合物及其应用。

背景技术

聚合物中不同单体的序列排布不仅可以用于信息储存和传递(如DNA、RNA)，对聚合物的拓扑结构和性能也有着决定性影响(如蛋白质不同结构和功能)。人工精密控制聚合物链中的序列分布，化学合成数字编码大分子，是高分子精密合成的重要研究方向。通过化学方法合成如生物大分子(DNA、RNA、蛋白质等)一样更为复杂和精密的单分散性序列控制聚合物，即数字编码大分子，并应用于信息储存、催化、药物研发等领域，仍然具有很大的挑战和广阔的发展空间，是非常值得关注的重要研究领域。

数字编码大分子是将不同的特定化学结构编码为不同的特定数字(0,1…)，通过特定的化学合成手段，核查曾序列精确高分子的实现数字信息写入到高分子链中，并且可以使用一定方法(例如质谱)将数字信息进行读取的高分子。数字编码大分子作为信息存储载体的存储过程为：通过高分子精准合成策略获得序列精确的单一分子量高分子，以实现信息的写入；进一步地，借助现代高分子测序手段解析高分子的序列，获得序列代表的信息，以实现信息的读取。其中，数字编码大分子的合成策略有固相载体合成、液相载体合成、多组分反应等；高分子的测序手段主要为串联质谱技术。目前，已经发展的数字编码大分子有聚***酰胺、聚磷酸二酯、聚(烷氧基胺酰胺)、聚(烷氧基胺磷酸二酯)以及聚氨酯等。

然而，数字编码大分子迄今仅停留在理论研究水平，并无真正的分子级信息存储器件产生。究其原因有二：(1)合成过程受限。数字编码大分子的合成主要采用固相合成为代表的逐级增长方式，虽易于控制单体序列，但是增长速度较慢，且难以规模化。指数增长方式虽易于规模化、合成步骤少、单体增长快，但是难以控制序列结构。(2)测序困难。串联质谱是合成高分子的主要测序手段，然而，大部分单一分子量高分子的串联质谱测序较为困难。因为分子中化学键的断裂不具备选择性，串联质谱图常杂乱无章，无法实现简易、快速的测序。

文献“Combining Orthogonal Chain-End Deprotections and Thiol–MaleimideMichael Coupling:Engineering Discrete Oligomersby an Iterative GrowthStrategy，Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,13612–13617”报道了一种低聚物及其合成方法。利用文中报道的巯基-马来酰亚胺偶联结合迭代指数增长策略，可以规模化的快速构建具有高重复单元数的精密高分子。然而使用该方法只能制备单一分子量的精密高分子，对序列控制相对薄弱，且得到的结构中化学键的断裂选择性较低，通过串联质谱难以简易、快速的测序。文献“Binary tree-inspired digital dendrimer”报道了一种具有拓扑结构的聚合物，使用文献中的发散增长法可以得到具有复杂树枝状拓扑结构的数字编码大分子，然而该文献中的序列信息需要借助矩阵和计算机辅助计算才可读取，无法满足信息建议快速读取的要求。

因此，如何制备能够高效信息写入(合成)和简易信息读取(测序)的化合物是目前的研究重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成的化合物及其应用，本发明通过迭代序列指数增长方式快速构建序列精确的化合物，且该化合物中重复的琥珀酰亚胺二硫醚结构使大分子能够进行快速的串联质谱测序，谱峰数量少且信号强，便于读取信息。

本发明的第一个目的是公开一种式(I)所示的化合物，其可作为数字编码大分子：

其中，每个重复单元中的R分别独立地选自取代或未取代的C₆-C₁₄芳基、C₂-C₁₂烷基或C₃-C₆伯胺基开环半胱氨酸硫内酯所得酰胺基团；其中取代芳基上的取代基选自C₁-C₈烷基、C₁-C₈烷氧基或卤素；

n＝2^m-1，其中m为2或3。

n代表重复单元个数。

优选地，取代的C₆-C₁₄芳基为C₁-C₈烷基取代的苯基。

优选地，每个重复单元中的R分别独立地选自苄基、己基、对异丙基苯基和由于n为3或7，因此式(I)中各重复单元中的R基团可不同。

优选地，数字编码大分子的结构如4mer-I(编码010)、4mer-II(编码101)、8mer-I(编码0101010)、8mer-II(编码1012101)或8mer-III(编码0103010)所示：

本发明的第二个目的是提供一种合成式(I)所示的数字编码大分子的方法，包括以下步骤：

利用迭代指数增长法合成式(I)所示的数字编码大分子，迭代次数为m次，其中：

第一代反应包括将式(1)所示的单体分别脱除呋喃基和进行巯基化，分别得到式(2)所示的化合物和式(3)所示的化合物，将式(2)和式(3)所示的化合物进行第一次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应后再与含巯基的小分子化合物进行第二次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应，得到第一代产物；

第m代反应为将第m-1代产物分别脱除呋喃基和进行巯基化后进行第一次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应后再与含巯基的小分子化合物进行第二次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应；

第m代产物即为式(I)所示的数字编码大分子，其聚合度n＝2^m-1，m为2或3；

其中，每代反应中所使用的含巯基的小分子化合物独立地选自分子式为RSH的化合物，其中R选自苄基、己基、对异丙基苯基或

当在迭代指数增长过程中，所使用的含巯基的小分子化合物中的R基为两种或两种以上时，最终制备的式(I)所示的化合物中的R基团也为两种或两种以上；当在迭代指数增长过程中，所使用的含巯基的小分子化合物中的R基全部相同时，最终制备的式(I)所示的化合物中的R基团仅为一种基团；

式(1)-(3)的结构式依次如下：

第一代反应的反应路线如下：

优选地，第一代反应得到二聚体2mer-I(编码0)或2mer-II(编码1)，其结构式分别如下：

进一步地，每代反应中，第一次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应过程中，反应物中巯基与溴代马来酰亚胺基的摩尔比为1.05-1.3:1。

进一步地，脱除呋喃基的反应在有机溶剂中于110-120℃下进行。优选地，有机溶剂为甲苯。

进一步地，进行巯基化的反应在酸性有机溶剂中于55-65℃下进行。优选地，有机溶剂为甲醇；反应在惰性气氛中进行。优选地，酸性有机溶剂中含有浓盐酸。

进一步地，第一次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应在含三乙胺的有机溶剂中进行，反应温度为20-30℃；脱除呋喃基的反应物与三乙胺的摩尔比为1:3.0-4.0。

进一步地，第二次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应在含三乙胺的有机溶剂中进行，反应温度为20-30℃；第一次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应的产物与三乙胺的摩尔比为1:4.7-6.0。

本发明中的两次巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成反应均在惰性气氛中进行。

本发明的第三个目的是公开式(I)所示的数字编码大分子在防伪或作为分子级信息存储载体中的应用。

进一步地，应用时，包括建立标准的步骤和读取信息的步骤，

所述建立标准的步骤包括建立已知防伪信息或已知待表达信息与已知数字编码大分子的质谱谱图相对应的参考标准；

所述读取信息的步骤包括对未知的数字编码大分子通过串联质谱法进行测序，将得到的质谱谱图与所述参考标准对比，根据读取的信息进行防伪鉴别或获取未知的数字编码大分子所表达的信息。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明的数字编码大分子在制备过程中利用巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成级联反应，制备工艺简单，合成过程高效，无金属催化，可同时实现单体的指数增长及侧链序列的精确控制，侧链基团可选范围较大且整个化合物具有单一的分子量。

本发明的数字编码大分子在制备过程中结合巯基和溴代马来酰亚胺的正交脱保护反应，利用迭代序列指数增长方式，可快速构建序列精确的数字编码大分子。

本发明的数字编码大分子中含有由巯基/马来酰亚胺级联反应形成的琥珀酰亚胺二硫醚结构，琥珀酰亚胺二硫醚结构使数字编码大分子能够进行简单快速的串联质谱测序。测序结果表明，本发明数字编码大分子可产生清晰、可预测的串联质谱断裂模式，实现简单快速的信息读取。利用数字编码大分子的结构特征，可将其应用于防伪领域或作为分子级信息存储载体。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

附图说明

图1为本发明制备的单体的核磁谱图；

图2为本发明实施例1中2mer-I的核磁谱图；

图3为本发明实施例1中2mer-II的核磁谱图；

图4为本发明实施例2中4mer-I的核磁谱图；

图5为本发明实施例2中4mer-I的大分子质谱图和尺寸排阻色谱图，其中，(a)为SEC谱图，(b)为MALDI-TOF MS谱图；

图6为本发明实施例2中4mer-II的核磁谱图；

图7为本发明实施例2中4mer-II的大分子质谱图和尺寸排阻色谱图，其中，(a)为SEC谱图，(b)为MALDI-TOF MS谱图；

图8为本发明实施例2中4mer-I的串联质谱表征结果；

图9为本发明实施例2中4mer-II的串联质谱表征结果；

图10为本发明实施例3中8mer-I的核磁谱图；

图11为本发明实施例3中8mer-I的大分子质谱图和尺寸排阻色谱图，其中，(a)为SEC谱图，(b)为MALDI-TOF MS谱图；

图12为本发明实施例3中8mer-II的核磁谱图；

图13为本发明实施例3中8mer-II的大分子质谱图和尺寸排阻色谱图，其中，(a)为SEC谱图，(b)为MALDI-TOF MS谱图；

图14为本发明实施例3中8mer-III的核磁谱图；

图15为本发明实施例3中8mer-III的大分子质谱图和尺寸排阻色谱图，其中，(a)为SEC谱图，(b)为MALDI-TOF MS谱图；

图16为本发明实施例3中8mer-I的串联质谱表征结果；

图17为本发明实施例3中8mer-II的串联质谱表征结果；

图18为本发明实施例3中8mer-III的串联质谱表征结果；

图19为本发明实施例2-3在串联质谱中的断裂机理；

图20为本发明实施例2-3在串联质谱中的碎片命名规则。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明所用原料均为已知产品，通过购买市售产品所得。

本发明中合成数字编码大分子的出发单体结构如式(1)所示，其反应路线如下：

具体合成步骤如下：

1、小分子M-1的制备

向装有冷凝器的1.0L三颈圆底烧瓶中加入马来酰亚胺(30.0g，0.31mol)和500mLCCl₄。室温下，混合物在氩气氛围中搅拌。随后添加溴(18.0mL，0.35mol)，然后将混合物在78℃下回流约1h。冷却至室温后，将粗产物结晶并过滤。滤饼用2×100mL石油醚(PE)洗涤，并在真空下于25℃干燥过夜，得到未经进一步纯化的呈黄色晶体状的粗制M-1(73.1g，产率92.1％)。

2、小分子M-2的制备

将M-1(73.0g，0.28mol)溶解于无水THF(700mL)，并在氩气下冷却至0℃。将三乙胺(TEA，43.4mL，0.31mol)溶解在无水THF(200mL)中，并在0℃下缓慢滴入反应体系，保持15分钟以上。随后，将混合物移至室温反应。反应完成后，过滤，用3×200mL乙酸乙酯(EA)洗涤滤饼，将合并的滤液浓缩。残余物重新溶解在500mL EA中，随后用3×250mL盐水洗涤。有机相用无水Na₂SO₄干燥，浓缩，晶体于真空烘箱干燥，得到M-2黄色固体(41.8g，收率83.6％)。

3、小分子M-3的制备

向350mL厚壁压力烧瓶中加入M-2(12.0g，68.2mmol)，呋喃(46.4g，0.68mol)和无水***(18.0mL)。密封烧瓶，并将混合物在78℃下搅拌4天。冷却至室温后，将混合物过滤。滤饼用3×50mL石油醚(PE)洗涤，产物于25℃真空烘箱干燥过夜，得到浅色粉末状的M-3(14.2g，产率85.3％)。

4、小分子S-1的制备

将6-溴-1-己醇(26.0g，0.14mol)溶解于500mL DMF。然后加入硫代乙酸钾(32.8g，0.29mol)，室温搅拌过夜。将反应混合物用500mL EA稀释，并用3×500mL饱和NH₄Cl水溶液洗涤以除去DMF。收集上层相，并用无水Na₂SO₄干燥。蒸发溶剂，得到S-1为无色油状液体(25.0g，产率98.8％)。

5、式(1)所示的单体的制备

向1.0L的三颈圆底烧瓶中加入S-1(25.0g，0.14mol)，三苯基膦(55.8g，0.21mol)和800mL无水THF。随后在-10℃下将M-3(45.0g，0.18mol)添加到上述溶液。氩气氛围下，于-10℃将偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD，43.0g，0.21mol)缓慢滴加到混合物中。混合物在室温下继续搅拌2小时，然后蒸发溶剂。将残余物通过柱层析纯化，用PE/EA(v/v＝6/1至3/1)洗脱，并重结晶，得到单体为白色固体(40.8g，收率71.5％)。其核磁谱图如图1所示。

式(1)所示的单体表征结果如下：

¹H NMR(300MHz,CDCl3,ppm):δ6.65(s,2H),5.38–5.18(m,2H),3.53(t,J＝9.7Hz,2H),2.92–2.77(m,2H),2.32(s,3H),1.56(dt,J＝19.6,8.9Hz,4H),1.33(s,4H).13C NMR(75MHz,CDCl3,ppm):δ195.90,173.29,173.21,136.53,136.49,83.09,82.52,55.73,55.22,39.58,30.64,29.26,28.90,28.12,27.15,25.96.

实施例1基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成制备二聚体

本实施例涉及制备二聚体,以2mer-I为例，合成路线如下：

具体步骤如下：

1)将式(1)所示的化合物(19.4g，48.2mmol)溶于300mL甲苯中。将混合物在110℃下搅拌约8小时。TLC显示反应完成。将混合物冷却至室温后，在真空下蒸发甲苯，得到产物1mer-MA，为深黄色固体(16.0g，产率99.3％)。

2)将式(1)所示的化合物(23.3g，57.9mmol)溶于700mL甲醇(MeOH)中。将该混合物加热至55℃，然后将浓盐酸(34.5mL，0.41mol)添加至反应体系。混合物于55℃回流约6小时，并通过TLC进行监测。冷却至室温后，将反应用500mL水淬灭，并用二氯甲烷(DCM，2×300mL)萃取。收集有机层并用300mL水洗涤，然后用无水Na₂SO₄干燥。真空蒸发溶剂，得到黄色油状的1mer-SH(20.7g，产率99.6％)。

3)将1mer-MA(16.0g，47.9mmol)溶于160mL CHCl₃中。随后在25℃下添加三乙胺(TEA)(24.0mL，0.17mol)。进一步地，在氩气氛围下将1mer-SH(20.7g，57.6mmol)的180mLCHCl₃溶液滴加到搅拌的混合物中。TLC表明第一次迈克尔加成反应完成后，加入溶解在20.0mL CHCl₃中的TEA(31.4mL，225.9mmol)和己硫醇(10.6mL，75.2mmol)的混合物。将反应体系在25℃下搅拌12小时，随后用300mL饱和NaHCO₃(水溶液)淬灭。有机层用水(300mL)和饱和食盐水(300mL)洗涤，然后用无水Na₂SO₄干燥并在真空下浓缩。粗产物通过柱层析分离，用PE/EA(v/v＝6/1至4/1)洗脱，得到黄色油状的2mer-I(21.1g，产率75.2％)。

2mer-II的合成路线及合成步骤与2mer-I相似，不同之处在于在步骤3)中，将己硫醇替换为

图2、图3为两种二聚体的核磁谱图。

该类化合物表征结果如下：

2mer-I:¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ6.65(s,2H),5.27(d,J＝2.3Hz,2H),3.60–3.44(m,4H),3.43(s,2H),2.93–2.66(m,7H),2.32(s,3H),1.73–1.23(m,24H),0.89(t,J＝6.8Hz,3H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.87,174.66,174.63,173.29,173.21,136.53,136.48,83.10,82.53,55.73,55.22,46.77,46.73,39.53,39.05,32.17,31.97,31.29,30.64,29.29,28.97,28.92,28.74,28.40,28.17,28.06,27.25,27.14,26.07,25.95,22.49,14.02.

2mer-II:¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ6.65(s,2H),5.26(d,J＝2.7Hz,2H),4.14(d,J＝13.5Hz,1H),3.91(d,J＝13.5Hz,1H),3.61–3.43(m,4H),3.32(dd,J＝21.1,3.0Hz,2H),2.85(t,J＝7.2Hz,3H),2.76–2.48(m,2H),2.32(s,3H),1.69–1.26(m,16H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.94,174.81,174.43,173.32,173.23,136.53,136.50,136.43,129.24,128.74,127.69,83.11,82.54,55.76,55.22,46.29,45.41,39.56,39.10,36.33,29.31,28.94,28.68,28.19,28.03,27.26,27.15,26.11,25.94.

实施例2基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成制备四聚体

本实施例涉及制备四聚体，以4mer-I为例，合成路线如下：

具体步骤如下：

1)在500mL圆底烧瓶中，将2mer-I(11.6g，15.8mmol)溶于300mL甲苯中。将混合物在110℃下搅拌约8小时。TLC显示反应完成。将混合物冷却至室温后，真空下蒸发甲苯，得到2mer-I-MA为黄色油状液体(10.5g，收率99.8％)。

2)将2mer-I(15.0g，20.5mmol)溶解在20.0mL CHCl₃中，用250mL MeOH稀释。氩气氛围下加热至55℃，随后将浓盐酸(22.2mL，0.27mol)滴加到反应体系中。混合物于55℃回流约6小时，通过TLC进行监测。冷却至室温后，反应液用300mL水淬灭，并用DCM(2×150mL)萃取。收集有机层并用300mL水洗涤，然后用无水Na₂SO₄干燥。真空蒸发溶剂，得到2mer-I-SH(14.1g，产率99.7％)。

3)将2mer-I-MA(5.9g，8.9mmol)溶于60mL CHCl₃中。随后在25℃下添加TEA(4.5mL，32.1mmol)。在氩气氛围下将2mer-I-SH(7.4g，10.7mmol)的75mL CHCl₃溶液滴加到搅拌的混合物中。第一次迈克尔加成反应完成后，加入溶解在10.0mL CHCl₃中的TEA(4.9mL，35.4mmol)和甲苯硫醇(1.4mL，11.8mmol)的混合物。25℃下搅拌12小时，并用100mL饱和NaHCO₃(水溶液)淬灭。用水(100mL)和饱和食盐水(100mL)洗涤有机层，随后用无水Na₂SO₄干燥并在真空下浓缩。将粗产物通过柱层析分离，用PE/EA(v/v＝6/1至3/1)洗脱，得到呈黄色油状的4mer-I(6.8g，收率54.6％)。

4mer-II的合成路线及合成步骤与4mer-I相似，不同之处在于，在步骤1)和2)中，均以2mer-II作为反应原料；在步骤3)中，分别利用步骤1)和2)的产物进行第一次迈克尔加成反应，将得到的产物再与己硫醇进行加成反应。

图4至图7为两种四聚体的核磁谱图、MALDI-TOF MS谱图以及SEC谱图。核磁谱图中每一组氢都可以在相应位置找到对应的出峰，并且氢原子的个数与积分值相符。MALDI-TOFMS谱图中均呈现单峰，实验值和理论值相符。SEC呈现正态的窄分布特征，证明所合成产物的单一分子量特性。

该类化合物表征结果如下：

4mer-I:MALDI-TOF MS calculated:[M–Furan+Na]⁺＝1349.391,found:m/z＝1349.499.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ7.35(dt,J＝18.6,5.8,5H),6.65(s,2H),5.26(d,J＝2.5Hz,2H),4.15(d,J＝13.5Hz,1H),3.91(d,J＝13.5Hz,1H),3.52(dd,J＝16.0,8.3Hz,8H),3.44(s,2H),3.33(dd,J＝21.1,2.9Hz,2H),2.95–2.47(m,13H),2.32(s,3H),1.74–1.47(m,24H),1.34(ddd,J＝18.3,14.3,7.8Hz,24H),0.89(t,J＝6.7Hz,6H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.92,174.81,174.68,174.42,173.31,173.23,136.53,136.49,136.42,129.23,128.75,127.70,83.11,82.54,55.75,55.21,46.78,46.30,45.41,39.54,39.06,36.34,32.20,32.03,31.86,31.30,30.64,29.69,29.31,28.99,28.74,28.42,28.18,28.09,27.26,27.15,26.09,25.96,22.50,14.02.

4mer-II:MALDI-TOF MS calculated:[M–Furan+Na]⁺＝1355.344,found:m/z＝1355.690.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ7.46–7.27(m,10H),6.65(s,2H),5.26(d,J＝2.8Hz,2H),4.15(d,J＝13.5Hz,2H),3.91(d,J＝13.5Hz,2H),3.62–3.40(m,10H),3.33(dd,J＝20.9,3.0Hz,4H),2.98–2.47(m,11H),2.32(s,3H),1.74–1.18(m,40H),0.89(t,J＝6.8Hz,3H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.83,174.78,174.65,174.39,173.28,173.20,136.54,136.46,136.43,129.23,128.73,127.68,83.10,82.53,55.72,55.24,46.75,46.28,45.40,39.52,39.02,36.31,32.21,32.05,31.79,31.51,31.29,30.64,29.68,29.31,28.92,28.67,28.40,28.16,28.00,27.24,27.13,26.09,25.91,22.50,14.04.

实施例3基于级联巯基/溴代马来酰亚胺迈克尔加成制备八聚体

本实施例涉及八聚体的制备，以8mer-I为例，合成路线如下：

具体步骤如下：

1)将4mer-I(2.8g，2.0mmol)溶于80mL甲苯中。将混合物在110℃下搅拌约14小时。¹H NMR和TLC显示反应完成。将混合物冷却至室温后，在真空下蒸发甲苯，得到呈黄色油状的产物4mer-I-MA(2.3g，收率86.4％)。

2)将4mer-I(3.6g，2.6mmol)溶于25.0mL CHCl₃中，用110mL MeOH稀释。将混合物加热至60℃，然后将浓盐酸(5.4mL，64.8mmol)滴加到反应体系中。将混合物搅拌并在60℃回流约16小时，通过TLC和¹H NMR进行监测。冷却至室温后，将反应物用100mL水淬灭，并用DCM(2×50.0mL)萃取。合并有机层，用50.0mL水洗涤，然后用无水Na₂SO₄干燥。真空蒸发溶剂，得到4mer-I-SH为黄色油状液体(3.2g，收率91.6％)。

3)将4mer-I-MA(2.3g，1.7mmol)溶于25.0mL无水THF中,随后在25℃下添加TEA(0.71mL，5.1mmol)。将4mer-I-SH(3.2g，2.4mmol)溶于50.0mL无水THF，并在氩气氛围下滴加至上述溶液中。第一次迈克尔加成反应完成后，将反应液浓缩并重新溶解于50.0mLCHCl₃中，并用50mL饱和NaHCO₃(水溶液)淬灭。用水(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗涤有机层，随后用无水Na₂SO₄干燥并在真空下浓缩。将粗产物通过柱层析分离，用PE/EA(v/v＝2/1)洗脱，得到呈黄色油状的中间体产物。将该产物溶于50.0mL CHCl₃中，随后加入溶解在10.0mLCHCl₃中的TEA(3.9mL，28.0mmol)和甲苯硫醇(0.7mL，5.6mmol)的混合物。25℃下搅拌18小时，并用50mL饱和NaHCO₃(水溶液)淬灭。用水(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗涤有机层，随后用无水Na₂SO₄干燥并在真空下浓缩。将粗产物通过柱层析分离，用PE/EA(v/v＝3/1)洗脱，得到呈黄色油状的8mer-I(2.5g，总收率23.6％)。

8mer-II、8mer-III的合成路线及合成步骤与8mer-I相似。不同之处在于，8mer-II的合成以4mer-II为原料，且在步骤3)中，甲苯硫醇替换为8mer-III的合成以4mer-I为原料，且在步骤3)中，甲苯硫醇替换为

图10至图15为三种八聚体的核磁谱图、MALDI-TOF MS谱图以及SEC谱图。核磁谱图中每一组氢都可以在相应位置找到对应的出峰，并且氢原子的个数与积分值相符。MALDI-TOF MS谱图中均呈现单峰，实验值和理论值相符。SEC呈现正态的窄分布特征，证明所合成产物的单一分子量特性。

该类化合物表征结果如下：

8mer-I:MALDI-TOF MS calculated:[M–Furan+Na]⁺＝2677.891,found:m/z＝2678.046.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ7.45–7.28(m,15H),6.65(s,2H),5.26(d,J＝2.6Hz,2H),4.15(d,J＝13.5Hz,3H),3.91(d,J＝13.5Hz,3H),3.50(t,J＝7.1Hz,16H),3.44(s,8H),3.36(d,J＝3.0Hz,3H),3.29(d,J＝2.9Hz,3H),2.73(m,25H),2.31(s,3H),1.76–1.19(m,96H),0.89(t,J＝6.8Hz,12H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.91,174.81,174.68,174.42,173.31,173.23,136.53,136.49,136.42,129.23,128.75,127.70,83.11,82.54,55.75,55.22,46.77,46.75,46.29,45.40,39.54,39.05,36.34,32.23,32.08,32.04,31.92,31.87,31.51,31.31,30.64,30.31,30.19,30.14,29.69,29.36,29.31,29.00,28.80,28.73,28.42,28.15,28.10,27.26,26.14,26.10,25.96,22.69,22.51,14.44,14.13,14.04.

8mer-II:MALDI-TOF MS calculated:[M–Furan+Na]⁺＝2717.828,found:m/z＝2718.203.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ7.48–7.27(m,22H),7.20(d,J＝8.1Hz,2H),6.64(s,2H),5.26(d,J＝2.8Hz,2H),4.15(d,J＝13.5Hz,4H),3.91(d,J＝13.5Hz,4H),3.67(dd,J＝26.7,2.9Hz,2H),3.50(dd,J＝11.5,4.8Hz,16H),3.44(s,4H),3.33(dd,J＝20.4,2.2Hz,8H),2.95–2.51(m,22H),2.32(s,3H),1.71–1.15(m,86H),0.89(t,J＝6.9Hz,6H).¹³CNMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.93,174.81,174.67,174.42,173.48,173.23,150.92,136.48,136.41,135.11,129.23,128.74,127.69,83.10,82.53,55.74,55.21,51.92,46.91,46.76,46.29,45.40,39.54,39.05,36.33,34.86,34.52,33.86,32.23,32.08,31.86,31.43,31.30,30.64,30.30,30.18,29.69,29.31,28.99,28.80,28.72,28.41,28.11,27.26,27.15,26.11,25.93,23.81,22.68,22.50,14.03.

8mer-III:MALDI-TOF MS calculated:[M–Furan+Na]⁺＝2771.965,found:m/z＝2772.322.¹H NMR(300MHz,CDCl₃,ppm):δ7.44–7.27(m,10H),6.86–6.60(m,4H),5.26(d,J＝2.4Hz,2H),4.63(d,J＝32.3Hz,1H),4.15(d,J＝13.5Hz,4H),3.91(d,J＝13.4Hz,4H),3.50(t,J＝7.2,16H),3.46–3.43(m,10H),3.33(dd,J＝21.2,2.9Hz,4H),3.24(s,2H),2.96–2.48(m,27H),2.32(s,3H),2.15(s,2H),2.05(s,3H),1.77–1.20(m,98H),0.97–0.86(m,15H).¹³C NMR(75MHz,CDCl₃,ppm):δ195.91,174.81,174.68,174.42,173.31,173.23,136.54,136.42,129.23,128.75,127.70,83.11,82.54,55.75,55.22,46.78,46.31,45.42,39.54,39.06,36.34,32.23,32.08,31.87,31.30,30.65,29.69,29.30,28.99,28.80,28.75,28.42,28.15,27.26,27.15,26.11,25.97,22.64,22.50,14.03,11.41.

本发明的数字编码大分子及低聚物前体中含有至少一个琥珀酰亚胺硫醚基团，表1中琥珀酰亚胺硫醚基团及其衍生的键能计算结果。由表1可知，琥珀酰亚胺二硫醚基团的其中一个C-S键断裂后，引起另一个C-S键键能的急剧降低。

表1琥珀酰亚胺硫醚基团及其衍生的键能计算结果

四聚体及八聚体的MALDI串联质谱测序结果(如图8-9，图16-18)显示：四聚体及八聚体的琥珀酰亚胺二硫醚结构断裂后产生较少的碎片峰，且碎片峰的谱峰强度较高，根据琥珀酰亚胺二硫醚结构断裂后的碎片峰，可以简单、快速的推断出大分子序列结构，实现信息读取。图19为本发明实施例2-3的终产物在串联质谱中的断裂机理。

图20为本发明实施例2-3在串联质谱中的碎片命名规则。

本发明的数字编码大分子可应用于防伪或作为分子级信息存储载体。在应用时，首先建立标准，即将多个已知数字编码大分子分别进行串联质谱中碎片化，将得到的每个谱图编码出具体要表达的信息，以完成信息的标准建立。

然后信息发送者根据所需传递的信息合成其他序列的数字编码大分子，并将合成的产物传递至信息获取者手中，信息获取者将得到的数字编码大分子进行通过串联质谱法进行测序，将得到的质谱谱图与所述参考标准对比，根据读取的信息进行防伪鉴别或获取数字编码大分子所表达的信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。