點擊化學反應
前面已經提到過,點擊化學的反應並不是新反應。比如施陶丁格連接反應發現於1919年,曡氮-炔惠斯更環加成反應亮相於1960年。但是惠斯更本人說,早在1900年左右曡氮化物類似的環加成就曾報道過(O. Dimroth)。後來發現,其實1893年就有人(Arthur Michael)用曡氮化物合成了三唑。因此,點擊化學其實是把老反應嫁接到了化學研究中最新、最有活力的枝幹上,並結出了豐碩的成果。一個研究者對某個體系的深度洞悉固然難能可貴(比如夏普樂斯環氧化反應),但是對研究大趨勢的精確感知和駕馭也許是一種更稀缺的品質(比如點擊化學而生物正交化學)。
除了曡氮-炔環加成反應之外,還有一些反應或多或少滿足點擊化學的定義,茲簡述如下。
1. CuAAC

此反應利用一價銅離子催化曡氮-炔環加成反應。和惠斯更反應相比,CuAAC反應條件更加溫和,產物單一。
2. SPAAC
此反應是CuAAC的變種之一。經過柏托齊改進,SPAAC不再使用金屬催化劑,而是利用環辛炔的分子內張力來推進曡氮-炔環加成反應。這個反應是生物正交化學中常用的反應之一。

3. SPANC
此反應亦是CuAAC的變種之一。它不再使用疊氮化物,而是用硝酮作爲1,3-偶極體。相較曡氮化物,硝酮較容易製備,也沒有前者的毒性和爆炸性。其反應速度甚至超過曡氮。其缺點在於,SPANC反應的產物異噁唑啉的代謝敏感度較高於三唑,因此經過修飾的生物大分子會被細胞分解。即使如此,SPANC仍不失爲一個極好的生物正交反應。
4. 某些類型的Diels-Alder反應

DA反應歷史悠久,首次報道是在1928年。初期的DA反應一般都需要高溫,反應速度也比較慢,因此無法用於點擊化學。但是近來發現某些特殊類型的DA反應卻沒有老DA反應的缺點。例子之一是s-四嗪和反式環辛烯之間的反應。這個反應在生理條件下極其迅速,可以在非常低的濃度標記蛋白質。這類反應是2008年由特拉華大學的福克斯(Joseph fox)首先報道的。
5. 某些類型的硫醇-端基烯烴(或炔烴)反應

這個反應已有100多年的歷史,其產物是硫醚。它和AAC化學互不幹擾,即相互正交。硫醇-烯/炔反應原料多樣,幾乎所有的硫醇、端基烯烴或端基炔烴都可以用於反應。其次,反應引發條件亦十分多樣,比如光自由基、熱自由基、親核試劑、酸、鹼等等。最後,此反應快速,反應條件溫和,可以在空氣和水中進行。
除這些反應之外,還有一些在生物體系中較廣使用的連接(ligation)反應,比如鏈親和素(Streptavidin)和生物素(biotin,即維生素B7)之間的鍵合反應,熒光素異氰酸酯(FITC)和氨基的反應等等。這些反應雖然快速、有效,但應用較爲小衆,且沒有人把它們當作點擊化學反應。這裏不再贅述。
Click的真實含義
中文中雖然把click chemistry翻譯成點擊化學,但「點擊」不一定是概念首創者的原意。而且上述有機反應和「點擊」欸有任何關係。一般認爲,click可能有兩種含義,但其中任何一種都不是點擊的意思。
含義之一是根據夏普樂斯的解釋。他説這個「click」來自美國倡導交通安全的廣告語「click it or ticket」(系安全帶,否則罰款)。這個語境中的「click」是指把安全帶鈎塞進搭扣,形成一個穩定、連續的結合。這個「click」的含義包括第一,click 化學能在分子間快速生成新化學鍵;第二,此方法只需舉手之勞。從這角度,click chemistry似乎應當翻譯成「易扣」或者「速扣」化學更能符合夏普樂斯的原意。
含義之二,click是一個英語中常用的象聲詞,即「咔嚓」。英語中很多安裝指南都會告訴用戶在組合兩個部件時,聆聽「click」的聲音。如果聽到,説明安裝正確並完成;如果沒聽到,仍需要繼續摸索。進入電子時代,「click」又被用來描述按下鼠標鍵的行爲和聲音。其衍生的意義就是毫不費力,唾手可得。比如英語習語說某事輕而易舉可以辦到,可以説它「just one click away」。因此,click chemistry似乎可以翻譯成「速合」化學。
由此可見,精當的翻譯科技名詞并非易事。
題圖:美國駐瑞典大使 Erik Ramanathan 和2022年美國諾貝爾獎得主出席由大使館舉辦的招待會。Carolyn Bertozzi和Karl Barry Sharpless分別在前排右數第三和第二位。。(來源:wikicommons,CC-BY-NA 4.0)
引用和注釋



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