化學專業保研手冊-第十二章：化學前沿（點擊化學）

一、點擊化學的定義

點擊化學實質是指選用易得原料，通過可靠、高效而又具選擇性的化學反應來實現碳雜原子連接（C-X-C），低成本、快速合成大量新化合物的一套強大且實用的合成方法。其核心是利用一系列可靠的、模塊化的反應合成按雜原子化合物。點擊化學能有效地改善一些傳統方法的不足，成為眾多領域裡化合物合成及表面修飾的新方法。

二、點擊化學反應的特徵

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1. 原料易得；

2. 操作簡單，條件溫和，對氧、水不敏感；

3. 收率高，選擇性好；

4. 產物易純化、後處理簡單。

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三、點擊化學反應的主要類型

1. 親核開環反應，特別是張力雜環的親電試劑開環

在這些三元雜環化合物中，環氧衍生物和吖丙啶嗡離子是點擊反應中最常用的底物，可以通過它們的開環形成各種高區域選擇性的化合物。此類反應可在醇/水混合溶劑或無溶劑下進行。

2. 環加成反應，特別是1,3-偶極環加成反應，也包括雜環Diels-Alder反應

Cu（I）催化的疊氮基團與炔基團的反應其中最具代表性的一類。由於疊氮基團與炔基團都比較容易引入到我們所需要的化合物結構中，而且具有一定的專一性，反應條件溫和，能在水或各種有機溶劑中發生，產物易純化，操作簡單。因此偶極環加成點擊反應在聚合物化學上被廣泛應用於官能團化合成與修飾大分子。常用AAC（azide-alkyne cycloaddition）代表非催化過程，用CuAAC代表銅催化過程。

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例如：梳形聚合物的台成途徑通常包括大分子單體聚合與聚合物改性兩種，但側鏈均一的梳形聚合物通常只能由大分子單體技術製得。具體實施時可採用ATRP技術：根據ATRP的原理，有機鹵化物作為引發劑時，產物的束端帶有可作為疊氮化物的原料的鹵素原子，從而可利用電極反應對聚合物的端機進行改性以製備大分子單體。

3. 非醇醛的羰基化學

4. 碳碳多鍵的加成反應

四、原位點擊化學（in situ click chemistry）

原位點擊化學藉助酶為反應模板，選擇性鏈接各模塊組分，從而合成酶自身的抑製劑。在合成過程中，將要發生click 反應的物種都在溶液中生成，無須分離、提純或乾燥，直接向其中加入另一種clickn反應試劑進行反應。該方法減少了一些不必要的繁瑣過程，在一定程度上提高了反應效率。因此廣泛用於用於生物大分子合成。

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五、點擊化學的缺陷

眾多實驗證明現在點擊化學仍局限在疊氮化物與端基炔化合物的1,3-偶極環加成反應，更多的click反應有待於發現。點擊化學催化劑種類也比較單一，現在大部分是採用Cu（I）配合物催化，此類催化劑要求去除氧氣，以免被氧化而失效，因此單一催化劑的使用也限制了點擊化學的發展。

點擊化學中有些現象還難以給予合理的解釋，如乙炔二茂基團形成的三唑環連接化合物的電子轉移速率僅比更長炔基鏈二茂基團形成的三唑環連接化合物稍大一點，按常理來說前者應該比後者大很多，因為後者存在空間阻礙效應。