Click方法（添加叠氮、烯基、炔基、DBCO、TCO等基团到多肽中）的介绍

Click Chemistry由于其温和的条件和高的选择性，已被广泛用于制药和生物技术行业的生物共轭，生物标记和材料科学。 Click化学工具具有广泛的功能基团：叠氮化物，炔烃，DBCO，TCO，四嗪，BCN ...

点击化学(“ li k” chemistry)是由美国著名的化学家 Sharpless 于 2001 年首次提出的, 它是继组合化学之后又一具有颠覆性的合成技术, 以其反应简单、快速、高效等优点得到化学研究者的广泛青睐. 其中, 铜催化的叠氮-炔 1,3-偶极环加成反应(copper-catalyzed azidealkynecycloaddition, CuAAC)是其代表性反应. 近些年, 无金属催化的绿色点击反应更是成为研究的热点, 被成功应用于聚合物制备、药物合成、蛋白质组学和材料科学等领域. 

目前点击反应的主要类型有:

(1) Cu(I)催化的叠氮与炔基反应生成 1,2,3-三唑五元环的反应(CuAAC); 

(2)环张力促进的叠氮与环炔的环加成反应(strainpromoted cycloaddition of alkynes and azides, SPAAC); 

(3) 共轭双烯与亲双烯体的 Diels-Alder (D-A)环加成反应; 

(4)巯基与各类官能团之间的反应, 包括巯基-烯/炔(Thiol-ene/yne)化学反应、巯基-卤素取代反应、巯基-环氧反应以及巯基和异氰酸酯的反应等(Scheme 1). 

CuAAC 反应可以在多种质子和非质子溶剂中进行, 并且不受其它官能团的影响, 是研究最早且应用最广的点击反应类型. 该反应采用 Cu(I)为催化剂, 也可以通过Cu(II)或者 Cu(0)在反应过程中原位还原/氧化制备. 但是, 使用铜盐作为催化剂, 后处理较为繁琐, 且产物中残留的部分很难去除干净, 限制了其在药物合成和生物医药领域的应用. 随后, 科研工作者经过探索研究发现, 环炔与叠氮的反应不需要金属催化剂, 仅依靠环炔的环张力即可促进两官能团之间的反应. 该反应速率虽然没有 CuAAC 高, 但可以通过在环炔中引入强吸电子基团(如氟原子等)来改变环张力, 加速反应的进行. SPAAC的发展为生物体内蛋白质的荧光标记、分子示踪等提供了新途径. D-A 环加成反应是指共轭双烯(diene)和亲双烯体(dienophile)之间进行[4＋2]环加成反应形成稳定的六元环化合物的反应. 该反应通常在较温和的条件下进行, 一般不需要催化剂, 且反应进行到一定温度时可以发生逆反应, 应用于聚合物制备中, 不仅有利于聚合物的降解、回收和利用, 还可以用于构建化学键动态变化的功能聚合物. 巯基与各类官能团的反应分为两大类: 一类是自由基加成反应, 包括巯基-烯(Thiolene)和巯基-炔(Thiol-yne)的自由基加成反应; 另一类是亲核加成反应, 包括巯基与环氧、异氰酸酯、卤素和缺电子双键的迈克尔加成反应. 其中, 巯基-烯/炔化学反应是近年来发展出的一类新型的点击反应, 一般通过加热或紫外光照射产生自由基从而引发反应. 该反应便捷、快速、立体选择性好, 可以在无金属催化剂和无溶剂的条件下进行, 被认为是最有发展前景的无金属催化点击反应.