Клик-химия

Клик-химия

Клик-химия была впервые описана Б. Шарплессом в 2001 году[1]. 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)

Содержание

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)[2][3]
  • тиол-еновое присоединение[4]
  • реакция Дильса-Альдера[5]
  • [4+1]-циклоприсоединение между изонитрилами и тетразинами[6]
  • нуклеофильное замещение, особенно в напряженных малых циклах (эпоксидах и азиридинах)
  • реакции карбонильных соединений с ахотсодержащими нуклеофилами (аминами, гидразинами, гидразидами, гидроксиламинами)
  • реакции присоединения к двойным углерод-углеродным связям, например, дигидроксилирование.

Азид-алкиновое циклоприсоединение

Основная статья: Азид-алкиновое циклоприсоединение

Одна из наиболее используемых клик-реакций — азид-алкиновое циклоприсоединение с использованием медного катализатора (CuAAC). Она была открыта независимо группами М. Мельдаля[7] и Б. Шарплесса[8] 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[9]. 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[7]
  • модификация природных соединений и фармацевтических препаратов
  • открытие лекарственных средств[10]
  • макроциклизация[11]
  • модификация ДНК и олигонуклеотидов[12]
  • супрамолекулярная химия[13]
  • дизайн дендримеров[14]
  • синтез углеводных кластеров
  • химия полимеров[15]
  • химия материалов[16]
  • нанотехнология[17]
  • биоконъюгация[18]

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. — Т. 40. — № 11. — С. 2004–2021. — DOI:10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 — PMID 11433435.
  2. ↑ 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. — Т. 49. — № 1. — С. 31–33. — DOI:10.1002/anie.200905322 — PMID 19921729.
  3. ↑ Jewett J. C., Sletten E. M., Bertozzi C. R. Rapid Cu-Free Click Chemistry with Readily Synthesized Biarylazacyclooctynones (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2010. — Т. 132. — № 11. — С. 3688–3690. — DOI:10.1021/ja100014q — PMID 20187640.
  4. ↑ Hoyle C. E., Bowman C. N. Thiol–Ene Click Chemistry (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 2010. — Т. 49. — № 9. — С. 1540–1573. — DOI:10.1002/anie.200903924
  5. ↑ 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. — Т. 130. — № 41. — С. 13518–13519. — DOI:10.1021/ja8053805
  6. ↑ 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. — № 9. — С. 7303-7305. — DOI:10.1039/C1OB06424J — PMID 21915395.
  7. ↑ 1 2 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. — Т. 67. — № 9. — С. 3057–3064. — DOI:10.1021/jo011148j — PMID 11975567.
  8. ↑ 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. — Т. 41. — № 14. — С. 2596–2599. — DOI:10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2596::AID-ANIE2596>3.0.CO;2-4 — PMID 12203546.
  9. ↑ 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. — Т. 127. — № 46. — С. 15998–15999. — DOI:10.1021/ja054114s — PMID 16287266.
  10. ↑ 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. — Т. 16. — № 19. — С. 5009–5013. — DOI:10.1016/j.bmcl.2006.07.047 — PMID 16876409.
  11. ↑ 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. — Т. 9. — № 24. — С. 5011–5014. — DOI:10.1021/ol702228u — PMID 17956112.
  12. ↑ El-Sagheer A. H., Brown T. Click chemistry with DNA (англ.) // Chem. Soc. Rev. — 2010. — Т. 39. — С. 1388-1405. — DOI:10.1039/B901971P
  13. ↑ Hänni K. D., Leigh D. A. The application of CuAAC ‘click’ chemistry to catenane and rotaxane synthesis (англ.) // Chem. Soc. Rev. — 2010. — Т. 39. — С. 1240-1251. — DOI:10.1039/B901974J — PMID 20309484.
  14. ↑ 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. — Т. 14. — № 46. — С. 5775–5777. — DOI:10.1039/b512021g — PMID 16307142.
  15. ↑ Binder W. H., Sachsenhofer R. ‘Click’ Chemistry in Polymer and Materials Science (англ.) // Macromol. Rapid Commun. — 2007. — Т. 28. — № 1. — С. 15–54. — DOI:10.1002/marc.200600625
  16. ↑ 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:10.1021/cr900138t — PMID 19905010.
  17. ↑ Campidelli S. Click Chemistry for Carbon Nanotubes Functionalization // Curr. Org. Chem. — 2011. — Т. 15. — № 8. — С. 1151-1159. — DOI:10.2174/138527211795203004
  18. ↑ Li X. Click to Join Peptides/Proteins Together // Chemistry – An Asian Journal. — 2011. — Т. 6. — № 10. — С. 2606–2616. — DOI:10.1002/asia.201100329


Wiki letter w.svg
 Для улучшения этой статьи желательно?:
  • Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "Клик-химия" в других словарях:

  • Клик: С пультом по жизни — Click Жанр комед …   Википедия

  • Клик: C пультом по жизни — Клик: С пультом по жизни Click …   Википедия

  • Клик: С пультом по жизни (фильм) — Клик: С пультом по жизни Click Жанр комедия / фантастика / драма Режиссёр Фрэнк Корачи Продюсер …   Википедия

  • Клик: с пультом по жизни — Click Жанр комедия / фантастика / драма Режиссёр Фрэнк Корачи Продюсер …   Википедия

  • Клик: с пультом по жизни (фильм) — Клик: С пультом по жизни Click Жанр комедия / фантастика / драма Режиссёр Фрэнк Корачи Продюсер …   Википедия

  • Китай —         Китайская Народная Республика, КНР (кит. Чжунхуа жэньминь гунхэго).          I. Общие сведения К. крупнейшее по численности населения и одно из крупнейших по площади государств в мире; расположен в Центральной и Восточной Азии. На востоке …   Большая советская энциклопедия

  • Биоортогональные реакции — К биоортогональным реакциям относятся любые химические реакции, которые могут протекать внутри живых систем, не мешая естественным биохимическим процессам.[1][2][3] Термин был предложен Каролин Бертоцци (Carolyn R. Bertozzi) в 2003 году.[4] Уже к …   Википедия

  • Великобритания (государство) — Великобритания (Great Britain); официальное название ‒ Соединённое Королевство Великобритании и Северной Ирландии (The United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland). I. Общие сведения В. ‒ островное государство на С. З. Европы; занимает… …   Большая советская энциклопедия

  • Великобритания — I Великобритания (Great Britain)         остров в Атлантическом океане, входящий в группу Британских островов (См. Британские острова). См. Великобритания (государство). II Великобритания (Great Britain)         официальное название Соединённое… …   Большая советская энциклопедия

  • Органический синтез — Органический синтез  раздел органической химии и технологии, изучающий различные аспекты (способы, методики, идентификация, аппаратура и др.) получения органических соединений, материалов и изделий, а также сам процесс получения веществ.… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»