點擊化學(Click chemistry)由化學家Sharpless於2001年首次提出,点击又叫“鏈接化學”、化学“速配接合組合化學”,食品是安全一種新型合成方法,其核心是检测进展通過一係列可靠高效又具有選擇性及模塊化的化學反應生成含雜原子的化合物,從而實現碳雜原子的应用研究連接(C—X—C),突破傳統化學合成方法的点击製約。
點擊化學通常具有以下特征:反應模塊化,化学可與其他反應組合;無有毒有害等副產物;反應效率高,食品接近定量;反應條件溫和,安全對水和氧氣不敏感;立體選擇性好;實驗原料易得等。检测进展鑒於以上優勢,应用研究點擊化學已成為目前的点击熱門研究領域之一,並在材料科學和合成領域得到了大量的化学應用。
原位點擊化學(In situ click chemistry)是食品目前點擊化學在合成和其他應用中的常見方法。在合成過程中,參與點擊反應的物質均在溶液中生成,無需進行分離提純,隻需向反應液中加入另一種能與之發生點擊反應的試劑即可,簡化了實驗步驟,也在一定程度上提高了反應速率。將原位點擊化學應用於合成類天然產物的研究中,以酶為反應模板,選擇性地連接各模塊組分,可發現各種酶的高親和力抑製劑。Bhardwaj等以環氧合酶2為反應容器,將疊氮基標記的吡唑(5、14、27和31)和芳基乙炔進行成對孵育,鑒定出18和21號為環氧合酶2的特異性抑製劑。與臨床使用的抗炎藥相比,化合物18和21表現出優異的體內抗炎活性。Hirose 等利用生理條件下的惰性反應物進行不可逆的靶標導向合成,生成了高親和的抑製劑。通過含疊氮化物Nω-甲基氨基甲酰基-L-精氨酸與乙炔庫之間的特異性偶極環加成反應,篩選出高親和力的幾丁質酶抑製劑,為進一步開發抑菌性藥物提供了理論基礎。此外,原位點擊化學也被應用於體內腫瘤靶向治療、抗HIV病毒因子的篩選、抗體合成等生物醫學領域。
隨著各學科間的交叉融合,檢測技術與點擊化學聯用後,展現出強大的分析檢測性能。由於點擊化學反應速率快、立體選擇性好、對溶劑不敏感等特點,基於點擊化學構建的分析方法具有檢測限低、線性範圍廣、可對目標分析物進行準確定量的優勢,在快速檢測方麵有著良好的應用前景。
點擊化學反應主要有4種:環加成反應、親和開環反應、非醇醛的羰基反應和碳碳多鍵的加成反應。
環加成反應即充分利用模塊化反應融合過程,將兩種不飽和的反應物連接起來,形成各種五元雜環和六元雜環的反應,如Diels Alder反應及1,3-偶極環加成反應。研究最多的是1,3-偶極環加成反應,其中以炔烴和疊氮基的反應最為突出,由Arthur在1983年首次報道,後由Huisgen等正式確立為一類重要的新型反應。在一價銅的催化下,炔基和疊氮基的不飽和鍵發生成環反應(CuAAC反應),形成1,2,3-三唑,該反應在室溫下即可發生,且對氧氣、pH值、溫度等條件不敏感,為複雜有機物的合成和生物大分子的改性提供了強有力的技術支持。隨著各種交叉學科的出現,當前基於新型點擊反應試劑構建的各類CuAAC檢測方法已有大量報道,主要包括熒光檢測法、比色檢測法、電化學檢測法等(表1)。
CuAAC檢測法通常具有反應基團易修飾、靈敏度好、結果可視化等優勢,然而CuAAC反應需要引入一些具有潛在毒性的金屬催化劑,使其在生物醫藥以及食品領域的應用受限。
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