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點擊化學Click Chemistry反應原理和應用

更新時間:2021-03-24   點擊次數:2594次

點擊化學(Click Chemistry),又譯為“鏈接化學"、“動態組合化學" (Dynamic Combinatorial Chemistry)、“速配接合組合式化學",是由化學家巴里·夏普萊斯(K.B. Sharpless)在2001年引入的一個合成概念,主旨是通過小單元的拼接,來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成。它尤其強調開辟以碳-雜原子鍵(C-X)合成為基礎的組合化學新方法,并借助這些反應(點擊反應)來簡單高效地獲得分子多樣性。點擊化學的代表反應為銅催化的疊氮-炔基Husigen環加成反應(Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition)。點擊化學的概念對化學合成領域有很大的貢獻,在藥物開發和生物醫用材料等的諸多領域中,它已經成為目前最為有用和吸引人的合成理念之一。

點擊化學的理念最早來源于對天然產物和生物合成途徑的觀察。僅僅憑借二十余種氨基酸和十余種初級代謝產物,自然界能夠通過拼接上千萬個這一類型的單元(氨基酸、單糖),來合成非常復雜的生物分子(蛋白質和多糖)。這一過程具有明顯的傾向性,即“樂于"借助形成碳-雜原子鍵,來完成這一復雜的拼接。這一思想對于藥物開發和合成具有很重要的意義。

現年67歲的夏普萊斯教授因在不對稱催化合成反應研究方面作出的杰出貢獻,2001年成為諾貝爾化學獎得主,現為美國加利福尼亞州斯科瑞普斯研究所主席化學教授。他的最新一項研究“點擊化學",代表該領域新的研究思路。



Figure 1. Click chemistry labeling

標準 CuAAC 反應

疊氮化物和炔烴可以在標準 CuAAC 反應中互換使用,因此任何一種都可以用作標記底物或標記用于檢測步驟。 一些生物分子對用于催化標準點擊反應的銅量敏感。 特別是,諸如 GFP 和 R-PE 之類的蛋白質表現出降低的熒光,并且核酸可以在高銅環境中變性。



用于無銅反應的 DBCO 炔烴

DBCO 試劑可用于在不使用重金屬催化的情況下與疊氮化物修飾的目標進行點擊反應。 DBCO 反應是活細胞表面標記的理想選擇,還可以最大限度地減少對 GFP 或 R-PE 等熒光蛋白的損害。


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