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<!DOCTYPE html>

<title>Click-Chemie</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Click-Chemie</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Das Konzept der <b>Click-Chemie</b> wurde 2001 von <a href="K._Barry_Sharpless" class="mw-redirect" title="K. Barry Sharpless">K. Barry Sharpless</a> mit <a href="Hartmuth_C._Kolb" title="Hartmuth C. Kolb">Hartmuth C. Kolb</a> und <a href="M._G._Finn" title="M. G. Finn">M. G. Finn</a> begründet und beschreibt eine Möglichkeit, schneller und zielgerichteter Zielmoleküle aus kleineren Einheiten zu synthetisieren, ähnlich wie die <a href="Natur" title="Natur">Natur</a> sie durchführt.

</p><p>Der <a href="Nobelpreis_f%C3%BCr_Chemie" title="Nobelpreis für Chemie">Nobelpreis</a> 2022 ging an Barry Sharpless, <a href="Morten_P._Meldal" title="Morten P. Meldal">Morten P. Meldal</a> und <a href="Carolyn_Bertozzi" title="Carolyn Bertozzi">Carolyn Bertozzi</a> für Beiträge zur Click-Chemie. Bei Sharpless und Meldal waren grundlegende Beiträge dazu verantwortlich und bei Bertozzi auch Erweiterungen und Anwendungen in der Biochemie von lebenden Systemen. Um <a href="Glykan" class="mw-redirect" title="Glykan">Glykane</a> an den Oberflächen von Zellen zu markieren, entwickelte sie Markierungen dieser Moleküle mit Click-Chemie-Reaktionen, die die Zellen nicht schädigen und auch die chemischen Prozesse in den Zellen möglichst wenig stören (<i><a href="Bioorthogonale_Markierung" title="Bioorthogonale Markierung">Bioorthogonalität</a></i>). In der Nobelpreis-Würdigung wurde die Grundidee Barry Sharpless (2000) zugeschrieben, der auch den Begriff <i>Click-Chemie</i> prägte. Bald darauf fanden Sharpless und Meldal unabhängig voneinander das in der Würdigung des Nobelkomitees so bezeichnete „Kronjuwel“ der Reaktionen der Click-Chemie, die Kupfer-katalysierte <a href="Azide" title="Azide">Azid</a>-<a href="Alkine" title="Alkine">Alkin</a>-<a href="Cycloaddition" title="Cycloaddition">Cycloaddition</a> (CuAAC), die weite Verbreitung fand. Dabei handelt es sich um eine neue Art <i>funktionaler Chemie</i>, die das Mitglied des Nobelkomitees Olof Ramströms mit dem Aufbau von Strukturen mittels <a href="Lego" title="Lego">Lego</a>-Bausteinen verglich.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Erklärung"><span id="Erkl.C3.A4rung"></span>Erklärung</h2></div>

<p>In der <a href="Biochemie" title="Biochemie">Biochemie</a> werden <a href="Proteine" class="mw-redirect" title="Proteine">Proteine</a> aus einzelnen <a href="Aminos%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Aminosäure">Aminosäuren</a> und <a href="Polysaccharid" class="mw-redirect" title="Polysaccharid">Polysaccharide</a> aus einzelnen Zuckereinheiten, den <a href="Monosaccharid" class="mw-redirect" title="Monosaccharid">Monosacchariden</a>, gebildet. Die verbindenden Einheiten bestehen dabei in der Regel aus Kohlenstoff-<a href="Heteroatom" title="Heteroatom">Heteroatombindungen</a>. In der Natur überwinden <a href="Enzym" title="Enzym">Enzyme</a> die hohe <a href="Enthalpie" title="Enthalpie">Enthalpie</a> einzelner chemischer Reaktionen, indem sie diese in einer Serie kleinerer Einzelschritte von geringerer Enthalpie durchführen.

</p><p>1996 errechnete Guida die Anzahl der Moleküle für eine mögliche pharmazeutische Anwendung auf 10<sup>63</sup>, basierend auf der Annahme, dass diese weniger als 30 „Nicht-Wasserstoffatome“ enthalten, weniger als 500 <a href="Dalton_(Einheit)" class="mw-redirect" title="Dalton (Einheit)">Dalton</a> wiegen, nur aus den Elementen <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">Wasserstoff</a>, <a href="Kohlenstoff" title="Kohlenstoff">Kohlenstoff</a>, <a href="Stickstoff" title="Stickstoff">Stickstoff</a>, <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a>, <a href="Phosphor" title="Phosphor">Phosphor</a>, <a href="Schwefel" title="Schwefel">Schwefel</a>, <a href="Chlor" title="Chlor">Chlor</a> und <a href="Brom" title="Brom">Brom</a> bestehen, und sowohl bei Raumtemperatur, als auch gegenüber Sauerstoff und Wasser stabil sind. Click-Chemie kann in Kombination mit <a href="Kombinatorische_Chemie" title="Kombinatorische Chemie">kombinatorischer Chemie</a>, <a href="Hochdurchsatz-Screening" title="Hochdurchsatz-Screening">Hochdurchsatz-Screening</a> und dem Aufbau <a href="Molek%C3%BClbibliothek" title="Molekülbibliothek">chemischer Bibliotheken</a> die <a href="Pharmaforschung" title="Pharmaforschung">Pharmaforschung</a> nach pharmazeutischen <a href="Wirkstoff" title="Wirkstoff">Wirkstoffen</a> erheblich beschleunigen, indem sich ein großes Problem bei der Entwicklung eines Arzneimittels, die Synthese des Wirkstoffs selbst, in viele kleinere Probleme zerlegen lässt.

</p><p>Eine chemische Transformation muss nach der <i>Click-Chemie</i> folgenden Kriterien genügen:

</p>

<ul><li>modular und breite Anwendungsmöglichkeit</li>

<li>hohe Ausbeuten</li>

<li>unbedenkliche und nicht störende Nebenprodukte</li>

<li><a href="Stereoselektive_Synthese" title="Stereoselektive Synthese">stereospezifisch</a></li>

<li>einfache Reaktionsbedingungen</li>

<li>leicht verfügbare und billige Reagenzien</li>

<li>Lösungsmittel, die eine einfache Produktisolierung ermöglichen (vorzugsweise Wasser)</li>

<li>einfache Aufarbeitung und Isolierung des Produkts mittels <a href="Kristallisation" title="Kristallisation">Kristallisation</a> oder <a href="Destillation" title="Destillation">Destillation</a> (nicht chromatographische Verfahren)</li>

<li>hohe thermodynamische Antriebskraft (<a href="Bildungsenthalpie" class="mw-redirect" title="Bildungsenthalpie">Bildungsenthalpie</a> > 84 <a href="Kilojoule" class="mw-redirect" title="Kilojoule">kJ</a>/<a href="Mol" title="Mol">mol</a>), um eine schnelle Reaktion zu einem einzigen Reaktionsprodukt zu garantieren</li>

<li>hohe <a href="Atomeffizienz" class="mw-redirect" title="Atomeffizienz">Atomeffizienz</a></li></ul>

<p>Chemische Reaktionen, die diese Kriterien erfüllen, sind:

</p>

<ul><li>Die <a href="Cycloaddition" title="Cycloaddition">Cycloadditionsreaktionen</a>, besonders die Cu(I) katalysierte <a href="1%2C3-Dipolare_Cycloaddition" title="1,3-Dipolare Cycloaddition">Huisgencycloaddition</a> und die <a href="Diels-Alder-Reaktion" title="Diels-Alder-Reaktion">Diels-Alder-Reaktion</a></li>

<li><a href="Nucleophile_Substitution" class="mw-redirect" title="Nucleophile Substitution">Nucleophile Substitutionen</a>, besonders solche an kleinen gespannten Ringen wie Epoxiden oder <a href="Aziridin" title="Aziridin">Aziridinen</a></li>

<li><a href="Carbonylgruppe" title="Carbonylgruppe">Carbonyl</a>ähnliche Bildung von Carbamiden und Amiden, aufgrund der zu geringen Bildungsenthalpie, nicht jedoch <a href="Aldolreaktion" title="Aldolreaktion">Aldolreaktionen</a></li>

<li><a href="Additionsreaktion" title="Additionsreaktion">Additionsreaktionen</a> an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, wie beispielsweise die <a href="Epoxide#Bildung_durch_Epoxidierung_einer_Doppelbindung" title="Epoxide">Epoxidierungsreaktionen</a>.</li></ul>

<p>In lebenden biologischen Systemen ist die Anwendung der Kupfer-katalysierten <a href="Huisgen-Reaktion" title="Huisgen-Reaktion">Huisgen-Cycloaddition</a> (CuAAC) nicht möglich wegen der Zellschädigung durch Kupfer. Carolyn Bertozzi entwickelte dafür alternative Click-Reaktionen vom Huisgencycloadditions-Typ über Cyclooctine (also zyklische <a href="Alkin" class="mw-redirect" title="Alkin">Alkine</a> mit acht C-Atomen, der kleinsten Anzahl C-Atome für eine Isolierung in haltbarer Form). Die Ringspannung in den Cycloalkinen ermöglicht den Ablauf der Reaktion ohne Kupfer-Katalysatoren. Zunächst wurden Cyclooctine mit zwei Fluoratomen benutzt (DIFO, Difluorinated Cyclooctyne), danach zusätzlich mit <a href="Phenylgruppe" title="Phenylgruppe">Phenyl-Gruppen</a> (DIFBO, Difluorobenzocyclooctyne), die zur Stabilisierung in einen Komplex mit <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \beta }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \beta }</annotation>

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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7ed48a5e36207156fb792fa79d29925d2f7901e8.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:1.332ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle \beta }" loading="lazy"></span>-<a href="Cyclodextrine" title="Cyclodextrine">Cyclodextrinen</a> gebunden sind. Die Click-Chemie wurde damit kompatibel mit den in der Zelle ablaufenden biochemischen Prozessen (Bioorthogonalität).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Hartmuth C. Kolb, M. G. Finn, <a href="Barry_Sharpless" title="Barry Sharpless">K. Barry Sharpless</a>: <i>Click-Chemie: diverse chemische Funktionalität mit einer Handvoll guter Reaktionen.</i> In: <i>Angew. Chem.</i> 2001, Band 113, S. 2056; <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/1521-3757%2820010601%29113%3A11%3C2056%3A%3AAID-ANGE2056%3E3.0.CO%3B2-W">10.1002/1521-3757(20010601)113:11<2056::AID-ANGE2056>3.0.CO;2-W</a></span>.</li>

<li>Hartmuth C. Kolb, M. G. Finn, K. Barry Sharpless: <i>Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions.</i> In: <i>Angew. Chem. Int. Ed.</i> 2001, Band 40, S. 2004; <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/1521-3773%2820010601%2940%3A11%3C2004%3A%3AAID-ANIE2004%3E3.0.CO%3B2-5">10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5</a></span>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/prize-announcement/">Nobelpreis für Chemie 2022</a>, Pressemitteilung der Nobelstiftung</span>

</li>

</ol>

<div>

Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/7700321-4">7700321-4</a></span> </div>

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