“在制造新型化合物的合成化學領域，‘點擊化學’是一種簡單的合成方式。它能將分子片段‘搭扣’起來，從而拓展合成材料或物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，逐步揭開未知的化學世界?！?月7日，應邀參加廈門大學90周年校慶的2001年諾貝爾化學獎獲得者、美國科學家巴里·夏普萊斯教授在化學報告廳，與師生們分享了他在化學研究領域取得的成果。

　　“點擊化學”是夏普萊斯提出的一種快速合成大量化合物的新方法, 是繼組合化學之后又一項給傳統(tǒng)有機合成化學帶來重大革新的合成技術?！盎瘜W家不可能像活體細胞那樣去掌控反應,也制造不出像蛋白質(zhì)那樣的多功能大分子，但如果以獲得化學功能為目標,就需崇尚一條規(guī)則，即步驟簡單。”

　　“搭扣反應”簡單快捷

　　有人計算過,僅用9種最常見元素就可以組成1063種小分子。但因合成手段有限，化學家往往局限于在熟悉的領域?qū)ふ揖哂行鹿δ艿姆肿咏Y(jié)構(gòu)。

　　在現(xiàn)代化學150余年的歷史中,已經(jīng)發(fā)展出多種將分子片段相互連接的技術，其中有很多的方法必須在嚴格控制下精心操作高活性反應物方能實現(xiàn)。2001 年, 夏普萊斯教授給那些最佳的化學反應起了一個名字——“點擊化學”。它們易于操作,能高產(chǎn)率生成目標產(chǎn)物,很少甚至沒有副產(chǎn)物,在許多條件下反應良好(通常在水中特別好) ,而且不會受相連在一起的其他官能團影響。

　　“點擊”這個綽號意味著用這些方法把分子片段拼接起來，就像將搭扣的兩部分“喀噠”扣起來一樣簡單。無論搭扣自身如何，只要搭扣連接的兩部分碰在一起,就能相互結(jié)合起來。而且搭扣的結(jié)構(gòu)決定了相聯(lián)的兩部分只能彼此結(jié)合。

　　從自然界中找到靈感

　　夏普萊斯教授概括道：“反應性-連接性-性能/功能，這就是‘點擊化學’。而且CONNECTIONS（連接）這個單詞恰好包含3個氮原子（N）和2個碳原子（C），而碳原子、氮原子構(gòu)成的不飽和鍵，恰恰是選擇性反應中常用的官能團?！?/p>

　　“點擊化學”的概念最早來自化學家對天然產(chǎn)物和生物合成途徑的觀察。僅僅憑借二十余種氨基酸和十余種初級代謝產(chǎn)物，自然界通過拼接就能合成出極其復雜的生物分子（蛋白質(zhì)和多糖）。

　　與近年來重視碳-碳鍵形成的有機化學方向不同,“點擊化學”絕大部分反應涉及碳-雜原子（主要是氮，氧，硫）鍵的形成。

　　夏普萊斯教授認為，其實“點擊化學”的基本原理很簡單，片斷的連結(jié)反應越能抵抗外界影響,得以連結(jié)的片斷就越多樣。而“點擊化學”的神奇之處，也正是開創(chuàng)了一整套以含雜原子單元C-X-C（X為非碳原子）為基礎的組合化學新方法, 用少量簡單可靠并具備高選擇性的化學轉(zhuǎn)變來獲得更廣泛的分子多樣性。

　　化學合成領域掀起風暴

　　“點擊化學”的行動和目標在非催化及銅催化的疊氮化物-炔環(huán)加成反應中體現(xiàn)得最充分。夏普萊斯教授結(jié)合以銅作為催化劑的具體化學反應進行了針對性講解。

　　他說，十年前，化學家發(fā)現(xiàn)了CuAAC（銅催化過程）反應。由于疊氮化物和炔烴對其它所有試劑均為惰性且相互反應緩慢，而被用來在酶這一“反應容器”中去組裝那些能與酶緊密結(jié)合的分子，即“原位點擊化學”。這樣，用疊氮化物和炔烴，就可以標記那些能夠結(jié)合酶上相近位置的分子。這一技術不需要事前了解目標酶的結(jié)構(gòu),也不需要對酶進行活性測試，只需用質(zhì)譜探測是否有三唑環(huán)產(chǎn)物生成,就能證明是否誕生了一個極佳的酶抑制劑。

　　現(xiàn)在，應用“原位點擊化學”已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種酶的高親和力抑制劑。這項技術作為對傳統(tǒng)藥物合成與篩選方法的補充,被世界上很多實驗室和藥物公司所采用。

　　此外，銅催化反應還在有機和材料科學中得到了極其廣泛的應用，包括合成生物活性化合物、制備蛋白和聚核苷酸的共軛體、合成染料、對已知高分子改進和合成新型高分子、創(chuàng)造響應材料以及以共價鍵連結(jié)目標結(jié)構(gòu)等。

　　夏普萊斯教授說，十年來，“點擊化學”發(fā)展迅速，以其作為檢索關鍵詞，可以搜索到相關論文千余篇，藥物開發(fā)領域也衍生出“原位點擊化學”等概念。由于具有高效和高控制性，“點擊反應”已滲透到先導化合物庫的建立、新藥開發(fā)和聚合物的合成等領域，在化學合成領域掀起了一場風暴。