Термин клик-химия был впервые введён Б. Шарплессом в 2001 году. 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) В 2022 году, Нобелевская Премия по химии была присуджена К. Бертоцци, М. Мелдал и Б. Шарплессу за разработку клик-химии и работы в области биортогональной химии.
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)
реакция Дильса-Альдера [4+1]-циклоприсоединение между изонитрилами и тетразинами нуклеофильное замещение, особенно в напряженных малых циклах (эпоксидах и азиридинах) реакции карбонильных соединений с азотсодержащими нуклеофилами (аминами, гидразинами, гидразидами, гидроксиламинами) реакции присоединения к двойным углерод-углеродным связям, например, дигидроксилирование.
Азид-алкиновое циклоприсоединение
Одна из наиболее используемых клик-реакций — азид-алкиновое циклоприсоединение с использованием медного катализатора (CuAAC). Она была открыта независимо группами М. Мельдаля и Б. Шарплесса 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. 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 модификация природных соединений и фармацевтических препаратов открытие лекарственных средств макроциклизация модификация ДНК и олигонуклеотидов супрамолекулярная химия дизайн дендримеров синтез углеводных кластеров химия полимеров химия материалов нанотехнология биоконъюгация органический самораспространяющийся высокотемпературный синтез
Примечания
Категория:Реакции в органической химии