Kattintson a kémia

A kattintáskémia kifejezést először B. Sharpless vezette be 2001-ben [1] . Ez a fogalom kémiai reakciókat ír le , amelyeket a vegyi anyagok gyors és megbízható előállításához alkalmaznak egyedi kis elemek kombinálásával. A kattintáskémia nem egyetlen reakcióról szól, hanem a természet utánzása volt, amely szintén moduláris elemekből hoz létre vegyületeket. A koncepció a nagyszámú gyógyszerjelölt struktúra létrehozására irányuló új megközelítések keresése kapcsán merült fel.

A kattintási kémiával kapcsolatos reakcióknak:

• legyen moduláris
• széles hatókörrel rendelkeznek
• nagy teljesítményű áramlás
• biztonságos melléktermékeket adni
• legyen sztereóspecifikus
• fiziológiás körülmények között folytassa
• termodinamikailag nagyon kedvező (> 84 kJ/mol), hogy egyetlen terméket képezzen
• magas az atomok gazdaságossága.

Kívánatos, hogy a folyamat:

• egyszerű reakciókörülmények voltak
• rendelkezésre álló anyagokat és reagenseket használt
• nem igényelt oldószert, vagy ártalmatlan oldószereket (lehetőleg vizet) használt
• lehetővé teszi a termék izolálását nem kromatográfiás módszerrel ( kristályosítás vagy desztilláció )

2022-ben a kémiai Nobel-díjat C. Bertozzi , M. Meldal és B. Sharpless kapta a kattintás-kémia fejlesztéséért és a biortogonális kémia területén végzett munkájukért [2] .

A kifejezés lényege

Az új potenciális gyógyszerek felfedezéséhez számos struktúra számbavételére és szintézisére van szükség. Számos megbízható, nagy hozamú reakció alkalmazása nagymértékben leegyszerűsítené a jelöltek masszív párhuzamos szintézisét, ezáltal felgyorsítaná az új gyógyszerek létrehozásának folyamatát.

Bár a kattintási reakció kritériumai viszonylag szubjektívek, néhány reakciót a legmegfelelőbbnek találtak ehhez a kategóriához:

• [3+2]-cikloaddíció, különösen azid-alkin cikloaddíció ( a CuAAC és stressz által előidézett reakció rézkatalizált változata , SPAAC ) [3] [4]
• tiol-én addíció[5] [6]
• Diels-Alder reakció [7]
• [4+1]-cikloaddíció izonitrilek és tetrazinok között
• nukleofil szubsztitúció, különösen szűk kis ciklusokban (epoxidok és aziridinek)
• karbonilvegyületek reakciói nitrogéntartalmú nukleofilekkel (aminok, hidrazinok, hidrazidok, hidroxil-aminok)
• addíciós reakciók szén-szén kettős kötésekhez, például dihidroxilezés.

Azid-alkin cikloaddíció

Az egyik leggyakrabban alkalmazott kattintási reakció az azid-alkin cikloaddíció rézkatalizátor ( CuAAC ) segítségével. M. Meldal [9] és B. Sharpless [10] csoportjai fedezték fel egymástól függetlenül 2002-ben. Annak ellenére, hogy a reakciót először M. Meldal és munkatársai írták le. a peptidotriazolok szilárd hordozón történő szintézisével kapcsolatban ezek a szerzők nem ismerték fel ennek a reakciónak a lehetőségét. Fokine és Sharpless egy katalitikus folyamatként írta le, amely soha nem látott szintű szelektivitást, megbízhatóságot és alkalmazhatóságot biztosít olyan alkalmazásokban, ahol kovalens kötéseket kell létrehozni a különböző építőelemek között.

Különféle fémkatalizátorok hatását az azid-alkin cikloaddíció lefolyására vizsgálták, a legjobb eredményeket a réz és a ruténium mutatta [11] . Réz-katalízis esetén a reakció 1,4-diszubsztituált 1,2,3-triazolokhoz, ruténium-katalízis esetén 1,5-diszubsztituált 1,2,3-triazolokhoz vezet.

A stressz által előidézett azid-alkin cikloaddíciós ( SPAAC ) kutatás aktív fejlesztés alatt áll. Ez a módosítás ciklooktin alapú reagensek részvételével történik. A folyamat mozgatórugója ebben az esetben a ciklooktin ciklusból származó feszültség eltávolítása miatti energianövekedés.

Alkalmazás

A kattintáskémiát széles körben használják különféle területeken. Néhány közülük:

• 1,4-diszubsztituált triazolok preparatív szintézise
• triazol kötésen alapuló peptidomimetikumok szintézise [9]
• természetes vegyületek és gyógyszerek módosítása
• gyógyszerkutatás [12]
• makrociklizáció [13]
• DNS és oligonukleotidok módosítása [14]
• szupramolekuláris kémia [15]
• dendrimer tervezés [16]
• szénhidrát klaszterek szintézise
• polimerkémia [17] [6]
• anyagkémia [18]
• nanotechnológia [19]
• biokonjugáció [20]
• szerves önszaporító magas hőmérsékletű szintézis

Jegyzetek

1. ↑ Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB Click Chemistry: Sokféle kémiai funkció néhány jó reakcióból   // Angew . Chem. Int. Szerk. - 2001. - Vol. 40 , sz. 11 . — P. 2004–2021 . - doi : 10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 . — PMID 11433435 .
2. ↑ A kémiai Nobel-díj   2022 -ben ? . NobelPrize.org . Letöltve: 2022. október 7.  (határozatlan)
3. ↑ Spiteri C., Moses JE Copper-Catalyzed Azide-Alkin Cycloaddition: Regioselective Synthesis of 1,4,5-Trisubstituted 1,2,3-Triazoles   // Angew . Chem. Int. Szerk. - 2010. - 20. évf. 49 , sz. 1 . — P. 31–33 . doi : 10.1002/ anie.200905322 . — PMID 19921729 .
4. ↑ Jewett JC, Sletten EM, Bertozzi CR Rapid Cu-Free Click Chemistry with Readily Synthesised Biarylazacyclooctynones  //  J. Am. Chem. szoc. - 2010. - 20. évf. 132. sz . 11 . — P. 3688–3690 . - doi : 10.1021/ja100014q . — PMID 20187640 .
5. ↑ Hoyle CE, Bowman CN Thiol–Ene Click Chemistry   // Angew . Chem. Int. Szerk. - 2010. - 20. évf. 49 , sz. 9 . — P. 1540–1573 . - doi : 10.1002/anie.200903924 .
6. ↑ 1 2 Kazybaeva D.S., Irkhukhametova G.S., Khutoryansky V.V. A tiolén "kattintási reakciók" a polimer anyagok előállításának ígéretes módja . Macromolecular Compounds, Series B, 64(1), 3-19 (2022). (határozatlan)
7. ↑ Blackman ML, Royzen M., Fox JM Tetrazine Ligation: Fast Bioconjugation Based on Inverse-Electron-Demand Diels−Alder Reactivity  //  J. Am. Chem. szoc. - 2008. - Vol. 130 , sz. 41 . — P. 13518–13519 . - doi : 10.1021/ja8053805 .
8. ↑ 1 2 Tornøe CW, 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   // J. Org. Chem. - 2002. - 20. évf. 67 , sz. 9 . — P. 3057–3064 . - doi : 10.1021/jo011148j . — PMID 11975567 .
9. ↑ Rostovtsev VV, Green LG, Fokin VV, Sharpless KB Lépésenkénti Huisgen Cycloaddition Process: Copper(I)-catalyzed Regioselective „Ligation of Azids and Terminal Alkines”  (angol)  // Angew. Chem. Int. Szerk. - 2002. - 20. évf. 41 , sz. 14 . — P. 2596–2599 . - doi : 10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2596::AID-ANIE2596>3.0.CO;2-4 . — PMID 12203546 .
10. ↑ Zhang L., Chen X., Xue P., Sun HHY, Williams ID, Sharpless KB, Fokin VV, Jia G. Ruthenium-Catalyzed Cycloaddition of Alkynes and Organic Azides  //  J. Am. Chem. szoc. - 2005. - 20. évf. 127. sz . 46 . — P. 15998–15999 . - doi : 10.1021/ja054114s . — PMID 16287266 .
11. ↑ Li J., Zheng M., Tang W., He PL, Zhu W., Li T., Zuo JP, Liu H., Jiang H. Triazol-módosított zanamivir analógok szintézise click kémián és anti-AIV aktivitásokon keresztül  ( angol)  // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2006. - Vol. 16 , sz. 19 . - P. 5009-5013 . - doi : 10.1016/j.bmcl.2006.07.047 . — PMID 16876409 .
12. ↑ Turner RA, Oliver AG, Lokey RS Click Chemistry mint makrociklizációs eszköz a kis ciklikus peptidek szilárd fázisú szintézisében   // Org . Lett. - 2007. - Vol. 9 , sz. 24 . - P. 5011-5014 . - doi : 10.1021/ol702228u . — PMID 17956112 .
13. ↑ El-Sagheer AH, Brown T. Click chemistry with DNA   // Chem . szoc. Fordulat. - 2010. - 20. évf. 39 . — P. 1388-1405 . - doi : 10.1039/B901971P .
14. ↑ Hänni KD, Leigh DA A CuAAC 'kattintásos' kémia alkalmazása katenán és rotaxán szintézisre   // Chem . szoc. Fordulat. - 2010. - 20. évf. 39 . - P. 1240-1251 . - doi : 10.1039/B901974J . — PMID 20309484 .
15. ↑ Wu P., Malkoch M., Hunt JN, Vestberg R., Kaltgrad E., Finn MG, Fokin VV, Sharpless KB, Hawker CJ Multivalent, bifunctional dendrimers preparált click chemistry   // Chem . kommun. - 2005. - 20. évf. 14 , sz. 46 . — P. 5775–5777 . - doi : 10.1039/b512021g . — PMID 16307142 .
16. ↑ Binder WH, Sachsenhofer R. „Click” Chemistry in Polymer and Materials Science   // Macromol . Rapid Community. - 2007. - Vol. 28 , sz. 1 . — P. 15–54 . - doi : 10.1002/marc.200600625 .
17. ↑ Iha RK, Wooley KL, Nyström AM, Burke DJ, Kade MJ, Hawker CJ Orthogonal „Click” Chemistries alkalmazásai funkcionális lágy anyagok szintézisében // Chem. Fordulat. - 2009. - T. 109 , 11. sz . - S. 5620-5686 . - doi : 10.1021/cr900138t . — PMID 19905010 .
18. ↑ Campidelli S. Click Chemistry for Carbon Nanotubes Functionalization // Curr. Org. Chem. - 2011. - T. 15 , 8. sz . - S. 1151-1159 . - doi : 10.2174/138527211795203004 .
19. ↑ Li X. Kattintson ide, hogy csatlakozzon a peptidekhez/fehérjékhez // Chemistry – An Asian Journal. - 2011. - V. 6 , 10. sz . — S. 2606–2616 . - doi : 10.1002/asia.201100329 .