點擊化學(xué)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

羅詩琴

摘 要：點擊化學(xué)這一概念形成于對天然產(chǎn)物和生物合成途徑的觀察，是由化學(xué)家巴里·夏普萊斯于2001年引入的一個合成性的概念。并且這一概念提出至今，其高效率和富含多樣性的化學(xué)反應(yīng)為合成化學(xué)領(lǐng)域注入了新的活力，近年來也成為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最為廣泛使用的連接工具之一。本文主要介紹了點擊化學(xué)的概念、反應(yīng)特征，介紹了其在藥物合成與開發(fā)、材料制作等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，綜述了點擊化學(xué)作為一種新的合成方法在國內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新進展，并對其未來的發(fā)展進行戰(zhàn)略分析。

關(guān)鍵詞：點擊化學(xué)；反應(yīng)特征；化學(xué)合成藥物；生物學(xué)發(fā)展前景

一、研究背景

在20世紀(jì)初至80年代期間，是化學(xué)合成藥物的一個飛速發(fā)展的時期，它在生物學(xué)及藥用方面的應(yīng)用為人類做出了巨大的貢獻。近些年來，隨著基因工程技術(shù)和人類基因組計劃的實施，生物技術(shù)藥物正在取代化學(xué)合成藥物，點擊化學(xué)的出現(xiàn)達到了化學(xué)合成對分子多樣性上的要求。同時新藥線的需求使大量新型分子的合成逐漸成為化學(xué)合成的急切任務(wù)，建立分子庫、發(fā)展分子多樣性成了重要的研究對象。點擊化學(xué)實際上就是利用碳雜原子成鍵反應(yīng)來快速實現(xiàn)分子的多樣性。而隨著電子信息技術(shù)的全球化如各種尖端儀器和逐步提高的生物技術(shù)在為生物藥物研究帶來突破的同時，也為化學(xué)合成藥物帶來了新的思路和解決手段。當(dāng)今世界研發(fā)新藥物的主題仍是化學(xué)合成藥物。在步入21世紀(jì)之后，人類對于化學(xué)合成藥物的需要更是迫切的，化學(xué)合成藥物仍然是最有效及最重要的治療藥物。

二、基本概念

點擊化學(xué)是通過許多基團的相互拼接，來快速地形成各式各樣的分子的一種化學(xué)合成方式。點擊化學(xué)實際上是指通過穩(wěn)定、高效率而又富含自由選擇性的化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)碳雜原子的連接，從而實現(xiàn)快速合成并產(chǎn)生大量新的化合物的一種先進并且強而有效的合成方法。它主要突出了這種以碳雜原子鍵合成為基礎(chǔ)的化學(xué)合成的新方法，并借助這些點擊反應(yīng)來簡單高效地獲得分子多樣性。點擊化學(xué)的主要代表反應(yīng)為銅催化的疊氮炔基環(huán)加成反應(yīng)。

點擊化學(xué)對于化學(xué)合成領(lǐng)域來說具有很大的應(yīng)用價值，它通過一系列化學(xué)反應(yīng)構(gòu)建新的合成物質(zhì)。這些反應(yīng)能夠產(chǎn)生具有很強的立體選擇性的產(chǎn)物，且其副產(chǎn)物無害而對氧氣和水不敏感，說明利用點擊化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性?！包c擊化學(xué)”主要用于研發(fā)和制造可用于醫(yī)學(xué)診斷和新型藥開發(fā)的新型合成藥物。目前，它被認為是一項非常理想的技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用于藥物開發(fā)。

三、反應(yīng)特征及類型

（一）反應(yīng)特征

（1）反應(yīng)速率很快；（2）該反應(yīng)符合原子經(jīng)濟模式。（3）后期產(chǎn)生的副產(chǎn)物是無害的；（4）有很強的立體選擇性；（5）反應(yīng)過程操作及條件簡單；（6）反應(yīng)物和反應(yīng)試劑的獲取容易；（7）反應(yīng)應(yīng)用的范圍較為廣泛；（8）最好在水中進行該反應(yīng)；（9）產(chǎn)物易通過結(jié)晶和蒸餾分離；（10）水和氧氣等對反應(yīng)物的影響不大；（11）反應(yīng)需要較高的熱學(xué)驅(qū)動力。

（二）反應(yīng)類型機理

點擊化學(xué)反應(yīng)主要有4種類型：（1）環(huán)加成反應(yīng)；（2）親核開環(huán)反應(yīng)；（3）非醇醛的羰基化學(xué)；（4）碳碳多鍵的加成反應(yīng)。

四、點擊化學(xué)在生物學(xué)及重要領(lǐng)域的應(yīng)用

點擊化學(xué)目前在國際上屬于高端研究項目，由于點擊化學(xué)的反應(yīng)條件較為溫和、反應(yīng)速率快、操作過程簡單且無副產(chǎn)物生成，尤其在生物化學(xué)和藥物合成等重要領(lǐng)域的應(yīng)用都將非常廣泛。（1）在光電功能分子材料中的應(yīng)用有新型非線性光學(xué)材料，有機、聚合物半導(dǎo)體材料，其他光電功能分子材料。（2） 在有機功能超分子結(jié)構(gòu)與信息系統(tǒng)中的應(yīng)用有超分子聚集體與分子自組裝，分子機器系統(tǒng)，分子識別與傳感。（3）近年來有機硅材料因其特殊結(jié)構(gòu)和性能已成為材料科學(xué)研究領(lǐng)域的重點之一，利用點擊化學(xué)對有機硅化合物的功能化，逐步研發(fā)有機硅兩親性聚合物及有機硅彈性體的合成并利用到生物醫(yī)學(xué)和光電材料等方面，這對點擊化學(xué)在新型材料領(lǐng)域中的應(yīng)用及其發(fā)展方向做了一個很好的鋪墊。（4）利用“點擊化學(xué)”反應(yīng)開發(fā)了一種新方法用于谷胱甘肽化組學(xué)的研究。谷胱甘肽化是蛋白質(zhì)在翻澤后修飾產(chǎn)生的一種，由谷胱甘肽與蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基形成二硫鍵。蛋白質(zhì)的谷胱甘呔化能夠調(diào)控能量代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)等諸多細胞過程。進行蛋白質(zhì)谷胱甘肽化組學(xué)研究對于理解生物體內(nèi)氧化還原信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具有重要意義。在細菌和果蠅中，使用該方法分別鑒定到了937個和1930個潛在的谷胱甘肽化的多肽。 （5）點擊化學(xué)法制備四硅型偶聯(lián)劑及性能研究。點擊化學(xué)法將單硅型偶聯(lián)劑單體巰丙基三甲氧基硅烷與四乙烯基四甲基環(huán)四硅氧烷反應(yīng)獲得四硅型偶聯(lián)劑，使其反應(yīng)產(chǎn)率為96%。同時，利用紅外光譜、核磁共振光譜對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了表征，這兩項技術(shù)的應(yīng)用無疑又為點擊化學(xué)在制造業(yè)鞏固了其利用價值。（6）蛋白質(zhì)組學(xué)研究：點擊化學(xué)未來必將成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的更強有力的合成手段。在有關(guān)藥物的研究發(fā)現(xiàn)中顯示出這樣一個問題，應(yīng)用光親和標(biāo)記技術(shù)會對藥物的發(fā)現(xiàn)起到更大的推動作用，這無疑告訴我們點擊化學(xué)在生物醫(yī)藥研究方面將會產(chǎn)生巨大的影響力。

五、點擊化學(xué)發(fā)展分析

點擊化學(xué)是目前生物學(xué)領(lǐng)域中最具研究價值的化學(xué)合成工具之一，它的研究對人類研發(fā)更多有益的藥物有很大的幫助，但由于其研究仍處于發(fā)展階段，還有一些問題正等待我們?nèi)ソ鉀Q，然而其背后巨大的價值仍需要我們投入更多的精力去大力開發(fā)。

六、結(jié)語

點擊化學(xué)不僅僅只是一項新技術(shù)的研究與發(fā)展，它更重要的意義是造福人類，為人類的健康提供不可估量的幫助，合成藥物意味著在不久的將來，我們會通過該項技術(shù)攻破許多未解的醫(yī)學(xué)難關(guān)。點擊化學(xué)將會成為一項理想而又強大的新技術(shù)。

參考文獻：

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