本文關(guān)鍵詞：點(diǎn)擊化學(xué)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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化 學(xué) 進(jìn) 展

第22卷

念,它是一種選用易得原料,通過模塊化的、可靠的、高效率的、高選擇性的化學(xué)轉(zhuǎn)變來實(shí)現(xiàn)碳雜原子連接(C)X)C),以低成本快速合成各類新化合物的組合化學(xué)新方法,它給傳統(tǒng)的有機(jī)合成帶來革命性

[3]

的突破,是當(dāng)今化學(xué)領(lǐng)域最顯著的趨勢(shì)之一。點(diǎn)擊化學(xué)的優(yōu)異特征使得可以采用/分子裁剪0的手段模塊化合成一系列復(fù)雜的化合物,包括樹枝狀分子、梳形聚合物、星形聚合物和超支化聚

[10][11]

合物,尤其是生物綴合物、蛋白質(zhì)基生物雜化物

[12)15][4)6]

[7,8]

[9]

近年來在有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)和生物化學(xué)等方面

[23]

得到廣泛的應(yīng)用,被稱為點(diǎn)擊化學(xué)的精髓。112 點(diǎn)擊化學(xué)的特征

/點(diǎn)擊0這個(gè)稱謂形象地把分子片段拼接起來比作搭扣兩部分一下扣起來那么簡(jiǎn)單、高效。點(diǎn)擊化學(xué)就是通過高效可靠又具區(qū)域選擇性的化學(xué)反應(yīng)來完成搭扣的兩部分,即結(jié)構(gòu)骨架(scaffold)與組建模塊(buildingblocks)的連接,其核心是利用一系列高效、可靠而又具有選擇性的C)X成鍵反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)大量新化合物的模塊化制備,這一特點(diǎn)在藥物分子設(shè)計(jì)上尤其重要,因此點(diǎn)擊化學(xué)目前在藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域應(yīng)用尤其廣泛。

點(diǎn)擊反應(yīng)通常具有如下特征

[1]

、糖類衍生物

[16)18]

等生物醫(yī)學(xué)材料。本文

簡(jiǎn)要介紹了點(diǎn)擊化學(xué)的反應(yīng)和特征,并綜述了其在

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。111 點(diǎn)擊反應(yīng)原理

點(diǎn)擊反應(yīng)主要有4種類型

[19]

:(1)所用原料

:(1)環(huán)加成反應(yīng);易得;(2)反應(yīng)操作簡(jiǎn)單,條件溫和,對(duì)氧、水不敏感;(3)產(chǎn)物收率高、立體選擇性好;(4)快速、高通量模塊化合成;(5)產(chǎn)物易純化、反應(yīng)后處理及產(chǎn)物分離簡(jiǎn)單方便,副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好。

(2)親核開環(huán)反應(yīng);(3)非醇醛的羰基化學(xué);(4)碳

碳多鍵的加成反應(yīng),其中研究和應(yīng)用最為成熟的是Cu(Ñ)催化的端基炔和疊氮化物生成的Huisgen1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)(copper(Ñ)-catalyzedaz-ide-alkynecycloaddition,CUAAC)如圖式1

所示。

[20]

2 點(diǎn)擊化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

在點(diǎn)擊反應(yīng)的眾多優(yōu)點(diǎn)當(dāng)中,有3個(gè)重要的特征對(duì)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有獨(dú)特的吸引力,首先,疊氮基團(tuán)和炔烴基團(tuán)幾乎不與生物分子反應(yīng),極性相對(duì)較弱,

對(duì)與其連接的其他基團(tuán)性質(zhì)無明顯的影響,而且可以容易地被引入到化合物中

[24]

;其次,如上所述,點(diǎn)

擊反應(yīng)可以在水溶液介質(zhì)中進(jìn)行,因此該反應(yīng)可以在生理學(xué)的條件下進(jìn)行;更重要的是,這種反應(yīng)具有非常高的化學(xué)選擇性,可以用來修飾高功能化的生物分子,如多肽、核酸、多糖等,而且點(diǎn)擊反應(yīng)后生成的氮雜唑基團(tuán)具有芳香環(huán)的穩(wěn)定性,不易分解,可耐受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,并能在多種氧化還原條件下保持穩(wěn)定

圖式1 點(diǎn)擊化學(xué)的類型chemistrycriteria[19]

[19]

[25]

,因此點(diǎn)擊化學(xué)在生物化學(xué)和藥物合成等領(lǐng)域

應(yīng)用廣泛。

Scheme1 Aselectionofreactionswhichmatchtheclick

211 藥物設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊化學(xué)的概念最早來源于對(duì)天然產(chǎn)物和生物合成途徑的觀察。僅僅憑借20余種氨基酸和十余種初級(jí)代謝產(chǎn)物,自然界能夠通過拼接上千萬個(gè)這一類型的單元(氨基酸、單糖),來合成非常復(fù)雜的生物分子(蛋白質(zhì)和多糖)。這一過程具有明顯的傾向性,即通過借助形成碳-雜原子鍵來完成這一復(fù)雜的拼接。這一思想對(duì)于藥物開發(fā)和合成具有很重要的意義,然而目前應(yīng)用的藥物數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于這個(gè)數(shù)目。因此,模仿自然界中/模塊化0的合成,開發(fā)一系列可靠、高效、具高度選擇性的點(diǎn)擊反應(yīng),對(duì)于Sharpless研究小組發(fā)現(xiàn)在一價(jià)銅離子催化下,Huisgen1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)可以在溫和的條件下進(jìn)行,產(chǎn)物收率高,甚至不需要專門的分離提純,其原理可能是由于一價(jià)銅離子可以與炔基團(tuán)配位,從而提高了炔基的反應(yīng)活性,而配位后碳原子上電子云密度發(fā)生改變,從而使反應(yīng)具有高度的區(qū)域選擇性;而無銅離子催化的端基炔和疊氮化物的1,3-偶極Huisgen環(huán)加成反應(yīng)在大部分情況下都不[22]

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  本文關(guān)鍵詞：點(diǎn)擊化學(xué)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。