Phản ứng Click có tính ứng dụng rất cao trong nhiều lĩnh vực như vật liệu polymer (tổng hợp các dendrimer – loại polymer giống như nhánh cây), trong sinh học (tổng hợp ghép các mạch polymer lên các đại phân tử như enzyme hay protein tạo thành các loại vật liệu lai có chức năng ứng dụng mạnh), hay trong y học (tổng hợp các polymer chức năng thay đổi hình dạng theo điều kiện môi trường như pH hay nhiệt độ…) bằng các phương pháp “ghép from” hay “ghép onto” lên các giá mang, công nghệ nano (quá trình biến tính bề mặt clay, silica, graphene).
Các ứng dụng của phản ứng Click
Phản ứng giữa nhóm azide và alkyne được Arthur Michael tìm ra cách đây 116 năm. Đến những năm 1960, Rolf Huisgen tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống từng phần của phản ứng này và những phản ứng phản ứng đóng vòng 1,3 lượng cực khác. Đến năm 2001, Sharpless và các cộng sự ở viện nghiên cứu Scripps đã tìm ra được xúc tác hiệu quả cho phản ứng giữa azide (nhóm –N3 ) và alkyne (nhóm C nối ba với C) là xúc tác đồng (I)phản ứng này gọi là phản ứng “Click”. Trường phái nghiên cứu về phản ứng Click gọi là “Click chemistry”, miêu tả các quá trình kết nối những cấu trúc nhỏ lại với nhau thành những cấu trúc lớn hơn bằng phản ứng hóa học. Giống như các chu trình tổng hợp trong tự nhiên, các phân tử lớn đều được hình thành từ những phần nhỏ hơn, đây chính là ý tưởng hình thành nên trường phái Click.
Yêu cầu để một phản ứng được gọi là Click:
– Được ứng dụng linh được trong phạm vi rộng
– Cho hiệu suất phản ứng cao
– Chỉ sinh ra sản phẩm phụ không độc hại và dễ tách loại.
– Phản ứng có tính chọn lọc lập thể.
Ưu điểm rất lớn của phản ứng Click:
– Điều kiện phản ứng đơn giản (không nhạy với oxy hay nước)
– Phản ứng không dung môi hay dung môi ôn dịu (nước, methanol) hay dung môi dễ tách loại sau phản ứng.
– Cô lập sản phẩm dễ dàng bằng kết tinh hay lọc.
– Phản ứng bền trong điều kiện sinh lý.
Các nhà khoa học và thời gian tìm ra phản ứng Click
Phản ứng quan trọng nhất của Click chemistry đó là phản ứng đóng vòng 1,3 lượng cực Huisgen. Đây là phản ứng giữa hai phân tử: một có gắn nhóm cuối mạch là azide và phân tử còn lại có gắn nhóm cuối mạch là alkyne. Sản phẩm của phản ứng là hai phân tử nối với nhau thông qua cầu nối là nhóm triazole.
Phản ứng tạo ra 2 sản phẩm là 1,4 triazole và 1,5 triazol; dòng thứ 2 là cách đóng vòng
Trường hợp có xúc tác đồng (I) thì chỉ tạo ra duy nhất sản phẩm là 1,4 triazole, trong khi đó nếu không xúc tác mà chỉ đun nóng thì tạo ra hai sản phẩm 1,4 và 1,5 triazole với tỷ lệ là 1.6:1.
Điều khiển tính chọn lọc của phản ứng Click
Tóm lại, bài viết này như là một phần khái quát nguồn gốc cũng như những ứng dụng của phản ứng Click. Những nghiên cứu đã được các tác giả trên thế giới thực hiện liên quan đến phản ứng Click sẽ được đề cập trong kỳ II.
Trần Thanh Nhân – cyberchemvn
Chỉnh sửa bởi Châu Thành Nhân
Lê Phúc Nguyên
Nguồn: pubs.acs.org pubs.acs.org chemistry.msu.edu
Leave a Reply