随着科学技术的迅猛发展,传统的磁性硬盘驱动器与固态存储器已无法满足人们对超大容量信息存储的要求。众所周知,DNA是一种分子水平的遗传信息载体。受此启发,科学家设计使用DNA作为数据信息存储的载体,并利用成熟的测序技术,实现了数据的大容量存储和读取。但天然DNA的稳定性以及与其他材料的相容性较差,制约了其实际应用。因此,高分子研究学者提出利用序列精确的合成高分子作为信息存储的载体,并称为数字高分子。数字高分子必须具备两个条件:(1)每条高分子链的单元数目以及序列结构完全相同;(2)能够利用现有的测序手段进行有效的测序以实现信息读取。数字高分子是目前高分子合成的前沿研究方向,在信息存储和防伪领域有着巨大的潜在应用价值。由于其合成和测序的挑战性高,目前学术界对于数字高分子的系统研究才刚刚起步。因此,建立数字高分子的高效合成方法以及信息读取方法具有重要的理论研究和实际应用价值。本论文围绕数字高分子方向,取得了两个方面的研究结果:(1)基于巯基-马来酰亚胺迈克尔加成反应,将数字高分子链中的琥珀酰亚胺二硫醚(DTS)作为序列组装模块,高效构建了一系列数字高分子;(2)利用串联质谱测序过程中,DTS协同触发高分子链断裂造成增强的质谱信号,将DTS作为一种测序标记模块,建立了快速、高效的信息读取方法。具体研究内容如下:(1)由于合成数字高分子的步骤多,因此对合成方法的效率要求较高。巯基-马来酰亚胺的迈克尔加成反应是一种无需金属催化、温和且高效的“点击”反应,另外,马来酰亚胺还是一种具有多反应性的官能团,这使得它在构建数字高分子时具有很有大的优势。在本章工作中,我们首先利用了马来酰亚胺-呋喃的可逆Diels-Alder反应和巯基-马来酰亚胺的迈克尔加成“点击”反应合成了二聚体(2mer),然后利用N-氯代琥珀酰亚胺,将2mer中的琥珀酰亚胺氧化为马来酰亚胺。该马来酰亚胺可与多种含巯基的小分子发生迈克尔加成反应,合成得到含琥珀酰亚胺二硫醚(DTS)的二聚体(RG-2mer)。最后,利用DTS结构作为序列组装模块,精准、高效地合成了一系列数字高分子。该工作提供旅游一组基于序列组装模块的数字高分子的合成方法,为高效和快速地构建数字高分子提供了一种新策略。(2)串联质谱法由于其灵敏度高以及普适性好,是一种普遍使用的一种测序方法。本章中,我们使用了串联质谱对所合成的数字高分子进行了测序。结果发现,DTS结构所对应的分子碎片呈现较强的质谱信号。基于这个发现,本章工作利用DTS结构作为测序标记模块,对多种不同的数字高分子进行了测序。结果表明,利用DTS结构作为测序标记模块,能够快速和精确地读取序列信息。最后,结合计算机模拟计算结果,对DTS导致的质谱信号增强的机理进行了探讨。在串联质谱测试过程中,DTS结构中二硫醚键的协同断裂导致了质谱信号的增强。这种测序标记模块的概念为数字高分子的快速和精准的序列信息读取提供了一种新思路。