Interested Article - Клик-химия

tammi
  • 2020-07-29
  • 1

Термин клик-химия был впервые введён Б. Шарплессом в 2001 году . Данное понятие описывает химические реакции , приспособленные для быстрого и надёжного получения химических веществ путём соединения между собой отдельных маленьких элементов. Клик-химия не касается отдельной реакции, но была задумана как подражание природе, которая также создаёт соединения из модульных элементов. Концепция возникла в связи с поиском новых подходов к генерированию больших количеств структур-кандидатов фармацевтических препаратов.

Реакции, относящиеся к клик-химии, должны:

  • быть модульными
  • иметь широкую область применения
  • протекать с высоким выходом
  • давать безопасные побочные продукты
  • быть стереоспецифичными
  • протекать в физиологических условиях
  • быть очень выгодными термодинамически (> 84 кДж/моль), чтобы образовывался единственный продукт
  • иметь высокую экономию атомов.

Желательно, чтобы процесс:

  • имел простые реакционные условия
  • использовал доступные материалы и реагенты
  • не требовал растворителя или использовал безвредные растворители (желательно, воду)
  • позволял выделить продукт нехроматографическим методом ( кристаллизация или перегонка )

В 2022 году, Нобелевская Премия по химии была присуджена К. Бертоцци , М. Мелдал и Б. Шарплессу за разработку клик-химии и работы в области биортогональной химии .

Суть термина

Открытие новых потенциальных фармацевтических препаратов требует перебора и синтеза большого числа структур. Использование нескольких надёжных реакций, протекающих с высоким выходом, позволило бы значительно упростить массовый параллельный синтез кандидатов, таким образом, ускорив процесс создания новых препаратов.

Несмотря на то, что критерии принадлежности к клик-реакциям являются относительно субъективными, некоторые реакции были определены как наиболее подходящие к данной категории:

  • [3+2]-циклоприсоединения, в частности, азид-алкиновое циклоприсоединение (медь-катализируемый вариант CuAAC и реакция, промотируемая напряжением, SPAAC )
  • (англ.) (
  • реакция Дильса-Альдера
  • [4+1]-циклоприсоединение между изонитрилами и тетразинами
  • нуклеофильное замещение, особенно в напряженных малых циклах (эпоксидах и азиридинах)
  • реакции карбонильных соединений с азотсодержащими нуклеофилами (аминами, гидразинами, гидразидами, гидроксиламинами)
  • реакции присоединения к двойным углерод-углеродным связям, например, дигидроксилирование.

Азид-алкиновое циклоприсоединение

Одна из наиболее используемых клик-реакций — азид-алкиновое циклоприсоединение с использованием медного катализатора ( CuAAC ). Она была открыта независимо группами М. Мельдаля и Б. Шарплесса в 2002 году. Несмотря на то, что реакция впервые была описана М. Мельдалем и сотр. применительно к синтезу пептидотриазолов на твёрдом носителе, эти авторы не распознали потенциала данной реакции. Фокин и Шарплесс описали её как каталитический процесс, предоставляющий беспрецедентный уровень селективности, надежности и применимости в тех случаях, когда необходимо создать ковалентные связи между разнообразными строительными блоками.

Исследовано действие различных металлических катализаторов на протекание азид-алкинового циклоприсоединения, причём наилучшие результаты показали медь и рутений . В случае медного катализа реакция приводит к 1,4-дизамещенным 1,2,3-триазолам, а в случае рутениевого — 1,5-дизамещенным 1,2,3-триазолам.

Активно развиваются исследования азид-алкинового циклоприсоединения, промотируемого напряжением ( SPAAC ). Данная модификация происходит с участием реагентов на основе циклооктина. Движущей силой процесса в данном случае является выигрыш в энергии за счёт снятия напряжения с циклооктинового цикла.

Применение

Клик-химия находит широкое применение в различных областях. Некоторые из них:

  • препаративный синтез 1,4-дизамещенных триазолов
  • синтез пептидомиметиков на основе триазольной связи
  • модификация природных соединений и фармацевтических препаратов
  • открытие лекарственных средств
  • макроциклизация
  • модификация ДНК и олигонуклеотидов
  • супрамолекулярная химия
  • дизайн дендримеров
  • синтез углеводных кластеров
  • химия полимеров
  • химия материалов
  • нанотехнология
  • биоконъюгация
  • органический самораспространяющийся высокотемпературный синтез

Примечания

  1. Kolb H. C., Finn M. G., Sharpless K. B. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 2001. — Vol. 40 , no. 11 . — P. 2004–2021 . — doi : . — .
  2. (амер. англ.) . NobelPrize.org . Дата обращения: 7 октября 2022. 5 октября 2022 года.
  3. Spiteri C., Moses J. E. Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition: Regioselective Synthesis of 1,4,5-Trisubstituted 1,2,3-Triazoles (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 2010. — Vol. 49 , no. 1 . — P. 31–33 . — doi : . — .
  4. Jewett J. C., Sletten E. M., Bertozzi C. R. Rapid Cu-Free Click Chemistry with Readily Synthesized Biarylazacyclooctynones (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2010. — Vol. 132 , no. 11 . — P. 3688–3690 . — doi : . — . — PMC .
  5. Hoyle C. E., Bowman C. N. Thiol–Ene Click Chemistry (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 2010. — Vol. 49 , no. 9 . — P. 1540–1573 . — doi : .
  6. ↑ , , Хуторянский В.В. . Высокомолекулярные Соединения, Серия Б, 64(1), 3-19 (2022).
  7. Blackman M. L., Royzen M., Fox J. M. Tetrazine Ligation: Fast Bioconjugation Based on Inverse-Electron-Demand Diels−Alder Reactivity (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2008. — Vol. 130 , no. 41 . — P. 13518–13519 . — doi : . — PMC .
  8. Stöckmann H., Neves A. A., Stairs S., Brindle K. M., Leeper F. J. Exploring isonitrile-based click chemistry for ligation with biomolecules (англ.) // Org. Biomol. Chem. — 2011. — No. 9 . — P. 7303-7305 . — doi : . — .
  9. ↑ Tornøe C. W., Christensen C., Meldal M. Peptidotriazoles on Solid Phase: [1,2,3]-Triazoles by Regiospecific Copper(I)-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloadditions of Terminal Alkynes to Azides (англ.) // J. Org. Chem. — 2002. — Vol. 67 , no. 9 . — P. 3057–3064 . — doi : . — .
  10. Rostovtsev V. V., Green L. G., Fokin V. V., Sharpless K. B. A Stepwise Huisgen Cycloaddition Process: Copper(I)-Catalyzed Regioselective “Ligation” of Azides and Terminal Alkynes (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 2002. — Vol. 41 , no. 14 . — P. 2596–2599 . — doi : . — .
  11. Zhang L., Chen X., Xue P., Sun H. H. Y., Williams I. D., Sharpless K. B., Fokin V. V., Jia G. Ruthenium-Catalyzed Cycloaddition of Alkynes and Organic Azides (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2005. — Vol. 127 , no. 46 . — P. 15998–15999 . — doi : . — .
  12. Li J., Zheng M., Tang W., He P. L., Zhu W., Li T., Zuo J. P., Liu H., Jiang H. Syntheses of triazole-modified zanamivir analogues via click chemistry and anti-AIV activities (англ.) // Bioorg. Med. Chem. Lett. — 2006. — Vol. 16 , no. 19 . — P. 5009–5013 . — doi : . — .
  13. Turner R. A., Oliver A. G., Lokey R. S. Click Chemistry as a Macrocyclization Tool in the Solid-Phase Synthesis of Small Cyclic Peptides (англ.) // Org. Lett. — 2007. — Vol. 9 , no. 24 . — P. 5011–5014 . — doi : . — .
  14. El-Sagheer A. H., Brown T. (англ.) // Chem. Soc. Rev. — 2010. — Vol. 39 . — P. 1388-1405 . — doi : .
  15. Hänni K. D., Leigh D. A. (англ.) // Chem. Soc. Rev. — 2010. — Vol. 39 . — P. 1240-1251 . — doi : . — .
  16. Wu P., Malkoch M., Hunt J. N., Vestberg R., Kaltgrad E., Finn M. G., Fokin V. V., Sharpless K. B., Hawker C. J. Multivalent, bifunctional dendrimers prepared by click chemistry (англ.) // Chem. Commun. — 2005. — Vol. 14 , no. 46 . — P. 5775–5777 . — doi : . — .
  17. Binder W. H., Sachsenhofer R. ‘Click’ Chemistry in Polymer and Materials Science (англ.) // Macromol. Rapid Commun. — 2007. — Vol. 28 , no. 1 . — P. 15–54 . — doi : .
  18. Iha R. K., Wooley K. L., Nyström A. M., Burke D. J., Kade M. J., Hawker C. J. Applications of Orthogonal “Click” Chemistries in the Synthesis of Functional Soft Materials // Chem. Rev. — 2009. — Т. 109 , № 11 . — С. 5620-5686 . — doi : . — . — PMC .
  19. Campidelli S. Click Chemistry for Carbon Nanotubes Functionalization // Curr. Org. Chem. — 2011. — Т. 15 , № 8 . — С. 1151-1159 . — doi : .
  20. Li X. Click to Join Peptides/Proteins Together // Chemistry – An Asian Journal. — 2011. — Т. 6 , № 10 . — С. 2606–2616 . — doi : .
Источник —

tammi
  • 2020-07-29
  • 1
  • Tags:

Same as Клик-химия

The title for the last searches