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本特集刊登了对从事生物正交化学、细胞标记、医药品合成、功能性分子合成研究的人有用的信息。关东化学备齐了用于点击反应的试剂。关于产品的详细信息,请看各产品的目录或产品页面。

什么是点击化学

点击化学(click chemistry)是利用简单且稳定的结合反应,合成复杂的功能性分子的合成化学的一个领域。

  • ·高产率且高官能团选择性(仅与目标官能团反应,不引起副反应)
  • ·容易获得叠氮化物或通过叠氮化合成原料
  • ·热力学上不可逆的反应(形成更稳定的结合·物质)
  • ・精制简便
  • ・可以在水中或缓冲区中等各种条件下反应

等特点。
通过利用这个反应,可以简单地进行肽和糖等复杂分子之间的连接。

关于点击反应

作为点击化学的代表性例子,叠氮化物(N=N+=N-是的的化合物)和环状炔的[3+2]加成环化反应一步合成1,2,3-三唑类的反应被称为“点击反应”。
点击反应是不需要复杂的多阶段合成,简单地以高收率得到目标化合物的便利反应。(另外,即使是生物分子等复杂的化合物,为了只与目标官能团发生不可逆的反应,不产生副产物,也具有精制简便的优点。)作为产物的1,2,3-三唑类是医药品中含有的结构由于可以在水中和常压等接近生物体内的条件下进行反应,因此正在推进生物正交化学的应用。

※生物正交化学:在将对生物分子的影响和对生化过程的干涉控制在最小限度的同时,在生物学环境中发生的一系列反应(=在生物体内必要的条件(温度、pH、压力、共存分子等)下进行的反应)

根据点击反应和生物正交化学的组合,到现在为止被认为只在蛋白质和类脂中发生的糖链附加,新的RNA也发生的事被发现了1)糖链附加,通常担负着细胞膜的合成和对蛋白质的功能附加等重要的作用,关于RNA也发挥着怎样的作用,现在调查被推进。
也有这样的成果,2022年的诺贝尔化学奖被授予了“点击化学和生物正交化学”。是现在引人注目的领域。

点击历史

1961年,Rolf Huisgen等人开发了在含杂原子偶极子和炔或烯之间进行的[3+2]偶极子加成环化反应(砷基偶极子加成环化反应)2)但是,本反应的课题是需要高温、长时间的条件。

2002年Sharpless3)或Meldal4)因此,在铜催化剂的存在下,以末端炔为原料时,可以在温和的条件下高效率地得到目标物。本反应与上述反应相比是非常简便的方法,但在生物体内的利用中,由于高浓度的铜催化剂所具有的毒性,反应很难。

因此,作为不使用铜催化剂的条件,2004年Bentozzi等人利用炔基的应变,开发了无催化剂条件下,在叠氮化物和环状炔间进行的加成环化反应条件5)。本反应由于高的官能团选择性(不与生物体内的硫醇等引起副反应)和在水中的反应是可能的,所以可以应用于生物正交化学。

利用点击反应

利用荧光色素对生物分子的标记和医药品的快速筛选评价,与生物细胞的阐明,更有效的医药品的研究相连。在生物领域以外,对功能性分子在合成中的应用也进行了研究。

试验研究用试剂

无催化剂(无Cu)点击反应元件

关东化学,九州大学·先导物质科学研究所的友冈·井川(现熊本大学)·河崎等被开发了的单击反应元件的DACN(4,8-diazacyclononyne)及其衍生物销售着。通过使用本产品那样的环状烷烃,在生物体内不使用有毒的铜催化剂进行点击反应,可以用于生物正交化学的研究。
另外,本产品DACN在环状烷烃中也具有良好的点击反应性,同时热稳定性也很高,可以防止保存和处理中的分解。另外,因为对硫醇的反应性也十分低,所以也能防止与生物体内可能存在的半胱氨酸和谷胱甘肽的副反应。

  OCT DACN DBCO
结构表达式
反应性
(反应速度常数)
低的
(2.4×10-3/M・s)
良好
(5.5×10-3/M・s)
虽然很高,但也与硫醇反应
(310×10-3/M・s)
稳定性 高的 高的 低(热解)

铜催化剂存在下单击反应试剂

在铜催化剂的存在下,末端炔和叠氮化物的点击反应高效率地进行。关东化学销售可用于本反应的末端炔及铜催化剂。可用于功能性分子等的合成化学。

叠氮化物前体

点击反应的另一种原料是叠氮化物。本公司销售用于诱导化的前体。

引用

1)Ryan A Flynn,Kayvon Pedram,Stacy A Malaker,Pedro J Batista,Benjamin AH Smith,Alex G Johnson,Benson M George,Karim Majzoub,Peter W Villalta,Jan E Carette,Carolyn R Bertozi。Cell。202111843109-3124。
2)Rolf。Huisgen。Proc。Chem。Soc.1961357-396。
3)Vsevolod V.Rostovtsev,Luke G.Green,Valery V.Fokin,K.Barry Sharpless。Angew。Chem。,Int.Ed.2002,41,2596-2599。
4)Christian W.Tornøe,Caspar Christensen and Morten Meldal。J.Org.Chem。2002,67,93057-3064。
5)Nicholas J.Agard,Jennifer A.Prescher and Carolyn R.Bertozzi。J.Am.Chem。Soc.2004,126,4615046-15047。