點擊化學

點擊化學(英語:Click chemistry),也譯作鍵擊化學[1]速配接合組合式化學,是由化學家巴里·夏普萊斯在2001年引入的一個合成概念,主旨是通過小單元的拼接,來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成[2][3]它尤其強調開闢以碳-雜原子鍵(C-X-C)合成為基礎的組合化學新方法,並藉助這些反應(點擊反應)來簡單高效地獲得分子多樣性。點擊化學的概念對化學合成領域有很大的貢獻,在藥物開發分子生物學的諸多領域中,它已經成為目前最為有用和吸引人的合成理念之一。

「點擊化學」一詞由斯克里普斯研究所巴里·夏普萊斯於1998 年創造,並於2001 年由斯克里普斯研究所的夏普萊斯、Hartmuth C. Kolb、M.G. Finn 等人詳細解釋[4][5]。 英文名稱中的「click」為「發出咔嗒一聲」是安全帶卡入到位時發生的快速安全連接的比喻。

2022年,諾貝爾化學獎授予巴里·夏普萊斯莫滕·梅爾達爾 (Morten P. Meldal) 和卡羅琳·貝爾托西 (Caroline Bertozzi),以表彰他們「對點擊化學和生物正交化學的發展」[6]

起源

點擊化學的概念最早來源於對天然產物生物合成途徑的觀察。僅僅憑藉二十餘種氨基酸和十餘種初級代謝產物,自然界能夠通過拼接上千萬個這一類型的單元(氨基酸單糖),來合成非常複雜的生物分子蛋白質多糖)。這一過程具有明顯的傾向性,即「樂於」藉助形成碳-雜原子鍵,來完成這一複雜的拼接。這一思想對於藥物開發和合成具有很重要的意義。

1996年Guida等人通過計算機模擬後得出,可用作藥物的分子應當多達1063個,若前提為:該分子含有少於30個非氫原子;相對分子質量小於500;由原子組成,以及在室溫下它對氧氣和水是穩定的。[7]然而目前應用的藥物數量遠遠少於這個數目。因此,模仿自然界中「模塊化」的合成,開發一系列可靠、高效、具選擇性的點擊反應,對於藥物合成將具有革命性的後果。

特徵

一般來說,一個理想點擊反應的特徵有:

  • 反應應用「組合」的概念,應用範圍廣;
  • 產率高;
  • 副產物無害;
  • 反應有很強的立體選擇性
  • 反應條件簡單;
  • 原料和反應試劑易得;
  • 合成反應快速;
  • 不使用溶劑或在良性溶劑中進行,最好是水;
  • 產物易通過結晶蒸餾分離,無需層析柱分離;
  • 產物對氧氣和水不敏感;
  • 反應需要高的熱力學驅動力(>84kJ/mol);
  • 符合原子經濟

分類

目前應用於藥物開發的幾類點擊反應主要是:

 
Huisgen環加成反應

譯名爭議

德國弗萊貝格工業大學研究者吳限認為「點擊化學」是「粗疏翻譯」,建議將該詞改譯為「迅接化學」。原名中的「click」為「發出咔嗒一聲」的意思,並非電腦鼠標「點擊」之含義。[9]

參見

參考資料

  1. ^ 鍵擊化學 (Click Chemistry). 科學Online. 2014-10-15 [2022-10-06]. (原始內容存檔於2022-10-08) (中文(臺灣)). 
  2. ^ 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.
  3. ^ 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. 
  4. ^ H. C. Kolb; M. G. Finn; K. B. Sharpless. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angewandte Chemie International Edition. 2001, 40 (11): 2004–2021. PMID 11433435. doi:10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 . 
  5. ^ 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. 
  6. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2022. NobelPrize.org. [2022-10-05]. (原始內容存檔於2022-10-05) (美國英語). 
  7. ^ W.C. Guida et al. Med. Res. Rev. p 3 1996
  8. ^ 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.
  9. ^ 吳限; Xian, W. U. 化学术语click chemistry和one-pot synthesis的中文译法刍议. 中國科技術語. 2019-10-25, 21 (5) [2022-10-06]. ISSN 1673-8578. doi:10.3969/j.issn.1673-8578.2019.05.009. (原始內容存檔於2022-10-06) (中文). 

外部連結