Haga clic en química

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El término química del clic fue introducido por primera vez por B. Sharpless en 2001 [1] . Este concepto describe reacciones químicas , adaptadas para la producción rápida y confiable de productos químicos mediante la combinación de pequeños elementos individuales. La química de clic no se trata de una sola reacción, sino que pretendía emular la naturaleza, que también crea compuestos a partir de elementos modulares. El concepto surgió en relación con la búsqueda de nuevos enfoques para la generación de un gran número de estructuras candidatas a fármacos.

Las reacciones relacionadas con la química del clic deberían:

• ser modular
• tener un amplio alcance
• flujo con alto rendimiento
• dar subproductos seguros
• ser estereoespecífico
• proceder en condiciones fisiológicas
• ser muy favorable termodinámicamente (> 84 kJ/mol) para formar un solo producto
• tienen una alta economía de átomos.

Es deseable que el proceso:

• tenía condiciones de reacción simples
• materiales y reactivos disponibles utilizados
• no requirió un solvente o utilizó solventes inofensivos (preferiblemente agua)
• permitido aislar el producto por un método no cromatográfico ( cristalización o destilación )

En 2022, el Premio Nobel de Química fue otorgado a C. Bertozzi , M. Meldal y B. Sharpless por su desarrollo de la química del clic y su trabajo en el campo de la química biortogonal [2] .

Esencia del término

El descubrimiento de nuevos productos farmacéuticos potenciales requiere la enumeración y síntesis de un gran número de estructuras. El uso de varias reacciones fiables con altos rendimientos simplificaría enormemente la síntesis paralela masiva de candidatos, acelerando así el proceso de creación de nuevos fármacos.

Aunque el criterio para ser una reacción de clic es relativamente subjetivo, se han identificado algunas reacciones como las más apropiadas para esta categoría:

• [3+2]-cicloadición, en particular, cicloadición de azida-alquino (variante catalizada por cobre de CuAAC y reacción promovida por estrés, SPAAC ) [3] [4]
• adición de tiol-eno[5] [6]
• Reacción de Diels-Alder [7]
• [4+1]-cicloadición entre isonitrilos y tetrazinas
• sustitución nucleófila, especialmente en ciclos pequeños y ajustados (epóxidos y aziridinas)
• reacciones de compuestos carbonílicos con nucleófilos que contienen nitrógeno (aminas, hidrazinas, hidrazidas, hidroxilaminas)
• reacciones de adición a dobles enlaces carbono-carbono, como la dihidroxilación.

Cicloadición de azida-alquino

Una de las reacciones clic más utilizadas es la cicloadición de azida-alquino utilizando un catalizador de cobre ( CuAAC ). Fue descubierto de forma independiente por los grupos de M. Meldal [9] y B. Sharpless [10] en 2002. A pesar de que la reacción fue descrita por primera vez por M. Meldal et al. en relación a la síntesis de peptidotriazoles sobre un soporte sólido, estos autores no reconocieron el potencial de esta reacción. Fokine y Sharpless lo describieron como un proceso catalítico que brinda un nivel sin precedentes de selectividad, confiabilidad y aplicabilidad en aplicaciones donde se deben crear enlaces covalentes entre diversos componentes básicos.

Se ha estudiado el efecto de varios catalizadores metálicos en el curso de la cicloadición de azida-alquino, siendo el cobre y el rutenio los que muestran los mejores resultados [11] . En el caso de la catálisis de cobre, la reacción conduce a 1,2,3-triazoles 1,4-disustituidos, y en el caso de la catálisis de rutenio, a 1,2,3-triazoles 1,5-disustituidos.

La investigación sobre cicloadición de azida-alquino promovida por estrés ( SPAAC ) está en desarrollo activo. Esta modificación se produce con la participación de reactivos a base de ciclooctino. La fuerza motriz del proceso en este caso es la ganancia de energía debido a la eliminación de la tensión del ciclo ciclooctino.

Aplicación

La química del clic es ampliamente utilizada en varios campos. Algunos:

• síntesis preparativa de triazoles 1,4-disustituidos
• síntesis de peptidomiméticos basados ​​en el enlace triazol [9]
• modificación de compuestos naturales y productos farmacéuticos
• descubrimiento de fármacos [12]
• macrociclación [13]
• modificación de ADN y oligonucleótidos [14]
• química supramolecular [15]
• diseño de dendrímero [16]
• síntesis de grupos de carbohidratos
• química de polímeros [17] [6]
• química de materiales [18]
• nanotecnología [19]
• bioconjugación [20]
• Síntesis orgánica de alta temperatura autopropagante.

Notas

1. ↑ Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB Haga clic en Química: Diversas funciones químicas a partir de algunas buenas reacciones   // Angew . química En t. ed. - 2001. - vol. 40 , núm. 11 _ — Pág. 2004–2021 . -doi : 10.1002 / 1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 . — PMID 11433435 .
2. ↑ ¿ El Premio Nobel de Química   2022 ? . Premio Nobel.org . Recuperado: 7 de octubre de 2022.  (indefinido)
3. ↑ Spiteri C., Moses JE Cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre: ​​síntesis regioselectiva de 1,4,5-trisustituidos 1,2,3-triazoles   // Angew . química En t. ed. - 2010. - Vol. 49 , núm. 1 . — págs. 31–33 . doi : 10.1002/ anie.200905322 . —PMID 19921729 .
4. ↑ Jewett JC, Sletten EM, Bertozzi CR Rapid Cu-Free Click Chemistry con biarylazacyclooctynones fácilmente sintetizados  //  J. Am. química soc. - 2010. - Vol. 132 , núm. 11 _ — Pág. 3688–3690 . -doi : 10.1021/ ja100014q . — PMID 20187640 .
5. ↑ Hoyle CE, Bowman CN Thiol–Ene Click Química   // Angew . química En t. ed. - 2010. - Vol. 49 , núm. 9 _ — Pág. 1540–1573 . - doi : 10.1002/anie.200903924 .
6. ↑ 1 2 Kazybaeva D.S., Irkhukhametova G.S., Khutoryansky V.V. Las "reacciones de clic" de tiol-eno como una forma prometedora de obtener materiales poliméricos . Compuestos macromoleculares, Serie B, 64(1), 3-19 (2022). (indefinido)
7. ↑ Blackman ML, Royzen M., Fox JM Ligación de tetrazina: bioconjugación rápida basada en la reactividad de Diels-Alder de demanda de electrones inversa  //  J. Am. química soc. - 2008. - Vol. 130 , núm. 41 . — Pág. 13518–13519 . -doi : 10.1021/ ja8053805 .
8. ↑ 1 2 Tornøe CW, Christensen C., Meldal M. Peptidotriazoles en fase sólida: [1,2,3]-triazoles por cicloadición 1,3-dipolar catalizada por cobre ( I) regioespecífico de alquinos terminales a azidas   // J. org. química - 2002. - vol. 67 , núm. 9 _ — pág. 3057–3064 . -doi : 10.1021/ jo011148j . —PMID 11975567 .
9. ↑ Rostovtsev VV, Green LG, Fokin VV, Sharpless KB Un proceso de cicloadición de Huisgen paso a paso: "Ligación" regioselectiva catalizada por cobre (I) de azidas y alquinos terminales  (inglés)  // Angew. química En t. ed. - 2002. - vol. 41 , núm. 14 _ — pág. 2596–2599 . - doi : 10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2596::AID-ANIE2596>3.0.CO;2-4 . — PMID 12203546 .
10. ↑ Zhang L., Chen X., Xue P., Sun HHY, Williams ID, Sharpless KB, Fokin VV, Jia G. Cicloadición de alquinos y azidas orgánicas catalizada por rutenio  //  J. Am. química soc. - 2005. - vol. 127 , núm. 46 . — Pág. 15998–15999 . -doi : 10.1021/ ja054114s . —PMID 16287266 .
11. ↑ Li J., Zheng M., Tang W., He PL, Zhu W., Li T., Zuo JP, Liu H., Jiang H. Síntesis de análogos de zanamivir modificados con triazol mediante química de clics y actividades anti-AIV  ( inglés)  // Bioorg. Medicina. química Letón. - 2006. - vol. 16 , núm. 19 _ - Pág. 5009-5013 . -doi : 10.1016/ j.bmcl.2006.07.047 . —PMID 16876409 .
12. ↑ Turner RA, Oliver AG, Lokey RS Haga clic en Química como herramienta de macrociclación en la síntesis en fase sólida de péptidos cíclicos pequeños   // Org . Letón. - 2007. - vol. 9 , núm. 24 . - Pág. 5011-5014 . -doi : 10.1021/ ol702228u . —PMID 17956112 .
13. ↑ El-Sagheer AH, Brown T. Haga clic en química con ADN   // Chem . soc. Rvdo. - 2010. - Vol. 39 . — Pág. 1388-1405 . -doi : 10.1039/ B901971P .
14. ↑ Hänni KD, Leigh DA La aplicación de la química de 'clic' de CuAAC a la síntesis de catenano y rotaxano   // Chem . soc. Rvdo. - 2010. - Vol. 39 . - Pág. 1240-1251 . -doi : 10.1039/ B901974J . — PMID 20309484 .
15. ↑ Wu P., Malkoch M., Hunt JN, Vestberg R., Kaltgrad E., Finn MG, Fokin VV, Sharpless KB, Hawker CJ Dendrímeros bifuncionales y multivalentes preparados mediante química de clics   // Chem . común - 2005. - vol. 14 , núm. 46 . — Pág. 5775–5777 . -doi : 10.1039/ b512021g . — PMID 16307142 .
16. ↑ Binder WH, Sachsenhofer R. 'Click' Chemistry in Polymer and Materials Science   // Macromol . Comunidad Rápida. - 2007. - vol. 28 , núm. 1 . — pág. 15–54 . -doi : 10.1002/ marc.200600625 .
17. ↑ Iha RK, Wooley KL, Nyström AM, Burke DJ, Kade MJ, Hawker CJ Aplicaciones de las químicas ortogonales de "clic" en la síntesis de materiales blandos funcionales // Chem. Rvdo. - 2009. - T. 109 , N º 11 . - S. 5620-5686 . -doi : 10.1021/ cr900138t . —PMID 19905010 .
18. ↑ Campidelli S. Haga clic en Química para la funcionalización de nanotubos de carbono // Curr. org. química - 2011. - T. 15 , N º 8 . - S. 1151-1159 . -doi : 10.2174/ 138527211795203004 .
19. ↑ Li X. Haga clic para unir péptidos/proteínas // Química: una revista asiática. - 2011. - V. 6 , N º 10 . — S. 2606–2616 . -doi : 10.1002/ asia.201100329 .