Usuari:Mcapdevila/Química click
 | Aquest article tenia importants deficiències de traducció i ha estat traslladat a l'espai d'usuari. Podeu millorar-lo i traslladar-lo altra vegada a l'espai principal quan s'hagin resolt aquestes mancances. Col·laboreu-hi! |
La química click és un concepte o filosofia química introduïda per K. Barry Sharpless del Institut d'Investigació Scripps, el 2001[1][2] i descriu una operatòria química a mida per generar substàncies de forma ràpida i fiable en unir petites mòduls entre si. S'inspira en el fet que la naturalesa també genera substàncies ajuntant petites unitats modulars.
La química click no és una reacció específica, sinó que és un concepte que imita la natura.
Característiques[modifica]
Les reaccions a la química click haurien de reunir (o seria desitjable) les següents característiques:
- Ser modulars
- Ser d'ampli abast
- Donar un rendiment químic molt alt
- Només subproductes inofensius
- Ser estereoespecífiques
- Ser fisiològicament estables
- Mostrar una gran força termodinàmica amb un alliberament d'energia superior a 84 kJ/mol la qual cosa afavoreix que la reacció produeixi un sol producte de la reacció. Una reacció exotèrmica diferent fa que un reactiu "actuï com un ressort".
- Posseir una elevada economia d'àtoms.
El procés ha de reunir (o seria desitjable) les següents característiques:
- Requerir condicions simples de reacció
- Usar materials de partida i reactius fàcilment disponibles
- No usar dissolvents o utilitzar un dissolvent que sigui benigne o que s'elimini fàcilment (preferentment aigua)
- Proporcionar un aïllament simple del producte per mètodes no cromatogràfiques (cristal·lització o destil·lació).
Explicació[modifica]
En els sistemes biològics i bioquímics, les proteïnes estan fetes d'unitats repetides d'aminoàcids i els sucres estan fets d'unitats repetides de monosacàrids. Les unitats de connexió es basen en enllaços carboni - heteroàtom CXC més que en enllaços carboni - carboni. A més, els enzims permeten que els processos químics puguin superar grans barreres d'entalpia mitjançant una sèrie de reaccions cadascuna de les quals només requereix una petita despesa d'energia. La imitació de la naturalesa a la síntesi orgànica és essencial per al descobriment de nous fàrmacs, donada la gran quantitat d'estructures possibles.
El 1996, W. C. Guida va calcular la mida de la llista de possibles fàrmacs en 1063 candidats, basant-se en la presumpció que un candidat tindria menys de 30 àtoms diferents de l'hidrogen, pesaria menys de 500 daltons, es compon d'àtoms d'hidrogen, carboni, nitrogen, oxigen, fòsfor, sofre, clor i brom, és estable a temperatura ambient i també és estable enfront a l'oxigen i l'aigua.[3] La química click en combinació amb la química combinatòria, la selecció d'alt rendiment i la construcció de llibreries químiques accelera el descobriment de nous medicaments convertint cada reacció en una síntesi multietapa ràpida, eficient i predictible.
Molts dels criteris de la química click són subjectius i, encara que podrien acordar criteris mesurables i objectius, és poc probable que qualsevol reacció sigui perfecta per a cada situació i aplicació. No obstant això, s'han identificat diverses reaccions que s'ajustin al concepte millor que altres:
- La cicloaddició 1,3-dipolar de Huisgen, en particular la variant pas a pas catalitzada per Cu (I), i que és sovint coneguda simplement com "la reacció en un clic".
- Cicloaddicions com ara la reacció de Diels-Alder
- Exemples de substitució nucleòfila sobretot a petits anells tensionats com els compostos d'epoxy i aziridina
- Formació d'urea de manera similar a la química del carbonil, però no mitjançant reaccions del tipus aldol a causa de la feble força termodinàmica conductora.
- Reaccions d'addició a dobles enllaços carboni-carboni com la dihidroxilació o els alquins en la reacció tiol-ino.
Cicloaddició d'azides i alquins de Huisgen[modifica]
Una de les reaccions més populars dins el concepte de la química click és la cicloaddició d'azides i alquins de Huisgen utilitzant un catalitzador de coure (Cu) a temperatura ambient. Es va descobrir al mateix temps i de forma independent pels grups de Valery V. Fokin i K. Barry Sharpless a l'Institut de Recerca Scripps a Califòrnia, i Morten Meldal en el Laboratori Carlsberg, Dinamarca. Tot i que la variant catalitzada per Cu (I)[4] va ser publicada primer per Morten Meldal i els seus companys de treball per a la síntesi de peptidotriazols en suport sòlid, aquests autors no van reconèixer el potencial de la reacció i no van fer una connexió amb el concepte de la química click. Fokin i Sharpless la van descriure independentment com un procés catalític fiable que ofereix "un nivell sense precedents de selectivitat, la fiabilitat i abast per a aquelles síntesis orgàniques que depenen de la creació d'enllaços covalents entre els diversos blocs de construcció", el que situa aquesta reacció clarament entre els processos més fiables que compleixen els criteris de la química click.
En la reacció són utilitzats catalitzadors de coure i ruteni. L'ús del coure com a catalitzador dóna com a resultat la formació de l'1,4 - regioisòmer mentre que el catalitzador de ruteni produeix la formació de l'1,5-regioisòmer. Un desavantatge de la reacció click catalitzada per Cu és que no funciona amb els alquins interns. Un mecanisme d'aquesta reacció va ser proposat originalment basant-se en càlculs teòrics.[5]
Aplicacions[modifica]
La química click té àmplies aplicacions. Algunes d'elles són:
- Síntesi orgànica preparatòria de triazoles 1,4-substituïts
- Modificació de la funció de pèptids amb triazoles
- Modificació de productes naturals i productes farmacèutics
- Descobriment de fàrmacs
- Macrociclacions mitjançant acoblaments amb triazoles catalitzats amb Cu (I)
- Modificació d'ADN i nucleòtid elles mitjançant lligam amb triazole
- Química supramolecular: calixarè, rotaxà i catenà
- Disseny de dendrímers
- Agrupacions ( clústers ) d'hidrats de carboni i la conjugació d'hidrats de carboni per reaccions de lligadura amb triazole catalitzades per Cu (I)
- Polímers
- Ciència dels materials
- Nanotecnologia,[6] i
- Bioconjugació, per exemple, l'azidocumarina.
La química click també s'ha utilitzat per a l'etiquetatge de forma selectiva de biomolècules en sistemes biològics. Una reacció click s'hagi de realitzar en un sistema viu ha de complir un conjunt encara més rigorós dels criteris: ha de ser bioortogonal, és a dir, els reactius utilitzats no poden interaccionar amb el sistema biològic de cap manera, ni poden ser tòxics. La reacció també s'ha de dur a terme a pH neutre i en o al voltant de la temperatura corporal. La majoria de les reaccions click tenen un alt contingut d'energia que fan que les reaccions siguin irreversibles i inclouen processos d'enllaç entre un àtom de carboni i un heteroàtom. Un exemple d'això seria la reacció de Staudinger de les azides.
Llicència d'ús de la tecnologia[modifica]
El 15 de juliol de 2010, es va anunciar que l'Institut d'Investigació Scripps va signar un acord de llicència amb Allozyne, una companyia privada de biotecnologia amb seu a Seattle. L'acord ofereix als Allozyne una llicència per aplicar la química click per al desenvolupament exclusiu en les principals àrees terapèutiques, a més d'una llicència no exclusiva per a aplicacions de diagnòstic.
Referències[modifica]
- ↑ H. C. Kolb, M. G. Finn and K. B. Sharpless «Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions». Angewandte Chemie International Edition, 40, 2001, p. 2004-2021. DOI: 10.1002/1521 -3773 (20.010.601) 40:11 <2004 :: AID-ANIE2004> 3.0.CO; 2-5.
- ↑ R. A. Evans «The Rise of Azide-Alkyne 1,3-dipolar 'Click' Cycloaddition and its Application to Polymer Science and Surface modification». Australian Journal of Chemistry, 60, 2007, p. 384-395. DOI: 10.1071/CH06457.
- ↑ WC Guida et al. Mid Res Rev p març 1996
- ↑ Tornoe, C. W.; Christensen, C.; Meldal, M. «Peptidotriazoles on Solid Phase: [1,2,3]-Triazoles by Regiospecific Copper (I)-Catalyzed 1,3-dipolar Cycloadditions of Terminal Alkynes to Azides». Journal of Organic Chemistry, 67, 2002, p. 3057-3064. DOI: 10.1021/JO011148J.
- ↑ F. Hime, T. Lovell, R. Hilgraf, V.V. Rostovtsev, L. Noodleman, K.B. Sharpless, V.V. Fokin «Copper (I)-Catalyzed Synthesis of Azols, DFT Study Predicts Unprecedented Reactivity and Intermediates». Journal of the American Chemical Society, 127, 2005, p. 210-216. DOI: 10.1021/ja0471525.
- ↑ John I. Moses and Adam D. Moorhouse «The growing applications of click chemistry». Chem Soc Rev, 36, 2007, p. 1249-1262. DOI: 10.1039/b613014n.
Enllaços externs[modifica]
En anglès[modifica]
- Lloc web sobre investigacions de Karl Barry Sharpless amb una llista de documents de química click.
- Química clic: Breu revisió i documents recents
- Field National Science Foundation: Feature "Going Live with Click Chemistry."
- Chemical and Engineering News: Feature "In-Situ Click Chemistry."
- Chemical and Engineering News: Feature "Copper-free Click Chemistry"
- Metall-free click chemistry review
- Click Chemistry] - a Chem Soc Rev Nombre específic d'aquesta revista ressaltant les últimes aplicacions de la química click, editada per MG Finn i Valery Fokin. Publicada per la Royal Society of Chemistry