点击化学简介

点击化学简介ClickChemistryContents点击化学产生背景点击化学定义点击化学的反应特征点击化学反应类型点击化学应用及展望点击化学点击化学的提出者BarrySharpless卡尔·巴里·夏普莱斯（英语：K.BarrySharpless，1941年4月28日－），美国化学家，前麻省理工学院化学系正教授，2001年诺贝尔化学奖得主。现为美国加利福尼亚州拉贺亚斯克利普斯研究院主席化学教授，因对不对称合成的研究而广为人知，较有名的化学反应包括夏普莱斯不对称环氧化反应和夏普莱斯不对称双羟基化反应等。近年来合成的新概念点击化学成为了在药物开发和分子生物学的诸多领域中，目前最为有用和吸引人的合成理念之一。点击化学的概念最早来源于对天然产物和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（蛋白质和多糖）。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。1.2.点击化学产生背景11996年，Guida等人利用计算机模拟后得出，可成药化合物应当大于10^63个，若前提为：该分子含有少于30个氢原子；相对分子质量小于500；由氢、碳、氮、氧、磷、硫、氯、溴原子组成，以及在室温下它对氧气和水是稳定的。,2目前符合上述标准的化合物仅有几百万个(10^6–7)；也就是说，仅有极少量的化合物被开发出来！化合物的数量的严重匮乏阻碍了药物开发的进程。3对已知化合物性质的开发和利用非传统手段获取更具多样性和有用的新化合物成为药用化合物开发的重点在现代化学150余年的历史中，发展出了将分子片段相互连接的多种技术。其中有相当多是很精致的，要求在严格控制的条件下细致地操作高活性的反应物。如1990年代的新兴技术——组合化学就是这方面的一项重要技术，但在结构类型多样性上还有很大的局限性，且它比传统合成化学更依赖于单体官能团间的反应。点击化学的提出，则顺应了化学合成对分子多样性的要求。点击化学（Clickchemistry），又译为“链接化学”、“动态组合化学”（DynamicCombinatorialChemistry）、“速配接合组合式化学”。由化学家巴里·夏普莱斯（KBSharpless）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的分子的化学合成，是对自然有机合成的模仿。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”意味着用这些方法把分子片段拼接起来就像将搭扣2部分“喀哒”扣起来一样简单。无论搭扣自身接着什么，只要搭扣的2部分碰在一起，它们就能相互结合起来，而且搭扣的2部分结构决定了它们只能和对方相互结合起来。例如：“点击化学”，是继组合化学之后又一给传统有机合成化学带来重大革新的合成技术。目前，该技术已在众多研究领域得到迅速发展，如在DNA、自组装、表面修饰、超分子化学、树枝状分子、功能聚合物、蛋白质组学、生物偶联技术和生物医药等方面展示了广泛的应用前景FIGURE2:Insitucombinatorialdrugdevelopment.(A)Generalschematicfortemplatedinhibitordevelopment.Bindingofreactantsbythetargetenzymeleadstocatalyticformationoftheoptimalinhibitor.(B)Applicationofthisapproachtothedevelopmentofapotentbisubstrateinhibitorofacetylcholinesterase.3.1点击化学反应特征反应条件温和，操作条件简单。高产无副产物/无害副产物/很容易分离。对氧和水不敏感。高产无副产物/无害副产物/很容易分离。反应具有立体选择性，但不要求对映异构选择性反应操作简单，条件温和，对氧气和水不敏感。原料易的，高产率，区域/立体专一性。产物易分离，后处理简单。反应收率高，副产物少。起始原料或反应物易得。不需溶剂或用一些易于除去的溶剂，如水。反应模块化。如叠氮和炔基都能生成含有三唑的化合物。产物在生理条件下稳定。1、点击反应容易在热水中发生——可能是由于有机物分子在水中有着很高的分离速率常数，增强其反应活性。2、对环氧和氮杂环丙烷的亲核加成要求有氢键的环境，所以水是很好的溶剂。3、对于烯/炔-点击反应，需要可极化的亲核/亲电试剂，而水分子可以很好地将难极化的分子和易极化的分子区分开来。水不但不阻碍反应，反而会促进1、不饱和键的环加成反应，尤其是1,3—偶极环加成反应，狄尔斯-阿尔德反应。2、亲核取代特别是亲电杂环开环反应，如环氧化合物，氮杂环丙烷，硫杂环等。3、碳酰基反应，如芳香杂环，酰胺等。4、碳碳多重键的加成，如环氧化，羟化，氮杂环丙烷，亚磺基卤化物。Thanksforyourattention