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点击化学

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点击化学(Click chemistry),也译作链接化学速配接合组合式化学,是由化学家巴里·夏普莱斯在2001年引入的一个合成概念,主旨是通过小单元的拼接,来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成[1][2]它尤其强调开辟以碳-杂原子键(C-X-C)合成为基础的组合化学新方法,并借助这些反应(点击反应)来简单高效地获得分子多样性。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献,在药物开发和分子生物学的诸多领域中,它已经成为目前最为有用和吸引人的合成理念之一。

起源

点击化学的概念最早来源于对天然产物生物合成途径的观察。仅仅凭借二十余种氨基酸和十余种初级代谢产物,自然界能够通过拼接上千万个这一类型的单元(氨基酸单糖),来合成非常复杂的生物分子蛋白质多糖)。这一过程具有明显的倾向性,即“乐于”借助形成碳-杂原子键,来完成这一复杂的拼接。这一思想对于药物开发和合成具有很重要的意义。

1996年Guida等人通过计算机模拟后得出,可用作药物的分子应当多达1063个,若前提为:该分子含有少于30个非氢原子;相对分子质量小于500;由原子组成,以及在室温下它对氧气和水是稳定的。[3]然而目前应用的药物数量远远少于这个数目。因此,模仿自然界中“模块化”的合成,开发一系列可靠、高效、具选择性的点击反应,对于药物合成将具有革命性的后果。

特征

一般来说,一个理想点击反应的特征有:

  • 反应应用“组合”的概念,应用范围广;
  • 产率高;
  • 副产物无害;
  • 反应有很强的立体选择性
  • 反应条件简单;
  • 原料和反应试剂易得;
  • 合成反应快速;
  • 不使用溶剂或在良性溶剂中进行,最好是水;
  • 产物易通过结晶蒸馏分离,无需层析柱分离;
  • 产物对氧气和水不敏感;
  • 反应需要高的热力学驱动力(>84kJ/mol);
  • 符合原子经济

分类

目前应用于药物开发的几类点击反应主要是:

  • Huisgen叠氮化物-炔烃环加成反应,例如下面的反应:[4]
Huisgen环加成反应

参见

参考资料

  1. ^ H. C. Kolb, M. G. Finn and K. B. Sharpless (2001). "Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions". Angewandte Chemie International Edition 40 (11): 2004–2021. doi:10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5.
  2. ^ R. A. Evans. The Rise of Azide–Alkyne 1,3-Dipolar 'Click' Cycloaddition and its Application to Polymer Science and Surface Modification. Australian Journal of Chemistry. 2007, 60 (6): 384–395. doi:10.1071/CH06457. 
  3. ^ W.C. Guida et al. Med. Res. Rev. p 3 1996
  4. ^ Peng Wu, Alina K. et al. (2004). "Efficiency and Fidelity in a Click-Chemistry Route to Triazole Dendrimers by the Copper(I)- Catalyzed Ligation of Azides and Alkynes". Angew. Chem. Int. Ed. 43: 3928.

外部链接

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