Nghiên cứu phản ứng Click và hóa học
Click
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).
Mục tiêu của khoa học polymer là tạo được những polymer có
những đặc tính phù hợp cho những yêu cầu ứng dụng đặc biệt.
Để tạo được những polymer đặc biệt này thì cách hữu hiệu nhất
là gắn từng phần nhỏ thành những phần lớn hơn và một trong
những phương pháp tiện lợi nhất là sử dụng phản ứng click.
Bài viết này tóm lược hai nghiên cứu trong rất nhiều các nghiên
cứu trong nhiều lĩnh vực tổng hợp mà trong đó phản ứng click
được sử dụng.
Các ứng dụng của phản ứng Click
Phản ứng giữa nhóm azide và alkyne được Arthur Michael tìm.
cách hệ thống từng phần của phản ứng này và những phản ứng
phản ứng đóng vòng 1,3 lượng cực khác. 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.
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