Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)

Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії з хімії стали американські дослідники Каролін Бертоцці (Carolyn R. Bertozzi) та Баррі Шарплесс (Karl Barry Sharpless), а також данський хімік Мортен Мелдал (Morten P. Meldal) «за розвиток клік-хімії та біоортогональної хімії». Як зазначено у пресрелізі...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2022
1. Verfasser:	Вовк, М.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2022
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187875
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року) / М.В. Вовк // Вісник Національної академії наук України. — 2022. — № 12. — С. 30-43. — Бібліогр.: 34 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-187875
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1878752023-02-01T01:26:18Z Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року) Вовк, М.В. Статті та огляди Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії з хімії стали американські дослідники Каролін Бертоцці (Carolyn R. Bertozzi) та Баррі Шарплесс (Karl Barry Sharpless), а також данський хімік Мортен Мелдал (Morten P. Meldal) «за розвиток клік-хімії та біоортогональної хімії». Як зазначено у пресрелізі Нобелівського комітету, Б. Шарплесс і М. Мелдал «заклали основу для функціональної форми хімії — клік-хімії, в якій молекулярні блоки з’єднуються швидко та ефективно». К. Бертоцці, у свою чергу, «перевела клік-хімію у новий вимір і почала використовувати її при роботі з живими організмами. …Її біоортогональні реакції відбуваються без порушення нормальної хімії клітини. Зараз ці реакції застосовують у всьому світі для дослідження клітин і відстеження біологічних процесів. …Клік-хімія та біоортогональні реакції перенесли хімію в епоху функціональності. Це дає найбільшу користь людству». This year the Nobel Prize in Chemistry was awarded to American researchers Carolyn Bertozzi and Barry Sharpless and Danish chemist Morten Meldal “for the development of click chemistry and bioorthogonal chemistry”. As stated in the press release of the Nobel Committee, B. Sharpless and M. Meldal “have laid the foundation for a functional form of chemistry – click chemistry – in which molecular building blocks snap together quickly and efficiently”. C. Bertozzi, in turn, “has taken click chemistry to a new dimension and started utilising it in living organisms. …Her bioorthogonal reactions take place without disrupting the normal chemistry of the cell. These reactions are now used globally to explore cells and track biological processes. …Click chemistry and bioorthogonal reactions have taken chemistry into the era of functionalism. This is bringing the greatest benefit to humankind”. 2022 Article Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року) / М.В. Вовк // Вісник Національної академії наук України. — 2022. — № 12. — С. 30-43. — Бібліогр.: 34 назв. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2022.12.030 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187875 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Вовк, М.В. Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року) Вісник НАН України
description	Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії з хімії стали американські дослідники Каролін Бертоцці (Carolyn R. Bertozzi) та Баррі Шарплесс (Karl Barry Sharpless), а також данський хімік Мортен Мелдал (Morten P. Meldal) «за розвиток клік-хімії та біоортогональної хімії». Як зазначено у пресрелізі Нобелівського комітету, Б. Шарплесс і М. Мелдал «заклали основу для функціональної форми хімії — клік-хімії, в якій молекулярні блоки з’єднуються швидко та ефективно». К. Бертоцці, у свою чергу, «перевела клік-хімію у новий вимір і почала використовувати її при роботі з живими організмами. …Її біоортогональні реакції відбуваються без порушення нормальної хімії клітини. Зараз ці реакції застосовують у всьому світі для дослідження клітин і відстеження біологічних процесів. …Клік-хімія та біоортогональні реакції перенесли хімію в епоху функціональності. Це дає найбільшу користь людству».
format	Article
author	Вовк, М.В.
author_facet	Вовк, М.В.
author_sort	Вовк, М.В.
title	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)
title_short	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)
title_full	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)
title_fullStr	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)
title_full_unstemmed	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)
title_sort	клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (нобелівська премія з хімії 2022 року)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2022
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187875
citation_txt	Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року) / М.В. Вовк // Вісник Національної академії наук України. — 2022. — № 12. — С. 30-43. — Бібліогр.: 34 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT vovkmv klíkhímíâtabíoortogonalʹníreakcííprorivvepohufunkcíonalʹnostívhímíínobelívsʹkapremíâzhímíí2022roku
first_indexed	2025-07-16T09:37:49Z
last_indexed	2025-07-16T09:37:49Z
_version_	1837795817435430912
fulltext	30 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) КЛІК-ХІМІЯ ТА БІООРТОГОНАЛЬНІ РЕАКЦІЇ: ПРОРИВ В ЕПОХУ ФУНКЦІОНАЛЬНОСТІ В ХІМІЇ Нобелівська премія з хімії 2022 року Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії з хімії стали американські дослідники Каролін Бертоцці (Carolyn R. Bertozzi) та Баррі Шарплесс (Karl Barry Sharpless), а також данський хімік Мортен Мелдал (Morten P. Meldal) «за розвиток клік-хімії та біоортогональної хімії». Як зазначено у пресрелізі Нобелівського комітету, Б. Шарплесс і М. Мелдал «заклали осно- ву для функціональної форми хімії — клік-хімії, в якій молекулярні блоки з’єднуються швидко та ефективно». К. Бертоцці, у свою чергу, «перевела клік-хімію у новий вимір і почала використовувати її при роботі з живи- ми організмами. …Її біоортогональні реакції відбуваються без порушення нормальної хімії клітини. Зараз ці реакції застосовують у всьому світі для дослідження клітин і відстеження біологічних процесів. …Клік-хімія та біоортогональні реакції перенесли хімію в епоху функціональності. Це дає найбільшу користь людству». Ключові слова: Нобелівська премія з хімії 2022 року, клік-хімія, біоорто- гональні реакції, функціональність, Каролін Бертоцці, Баррі Шарплесс, Мортен Мелдал. Відзначення другий рік поспіль найвищою міжнародною на- уковою нагородою — Нобелівською премією — проривних досягнень у галузі органічної хімії вивело її в число хімічних дисциплін, які по праву формуватимуть засади наукового про- гресу в найближчі десятиліття. За майже 200-літню історію органічної хімії її арсенал поповнився значною кількістю син- тетичних методів, які в багатьох випадках є досить складними і потребують особливого поводження з високоактивними реа- гентами в суворо контрольованих умовах. У 2001 р. група науковців під керівництвом Баррі Шарплес- са з Дослідницького інституту Скріппса (США) запропонува- ла назву «клік-хімія» для простих у виконанні реакцій як ін- струмента для так званого модульного синтезу, який дозволяє конструювати найрізноманітніші продукти з простих вихідних речовин [1]. Баррі Шарплесс зі співробітниками сформулю- вали також критерії перебігу таких реакцій: вони мають бути ВОВК Михайло Володимирович — член-кореспондент НАН України, директор Інституту органічної хімії НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2022.12.030 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 31 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ефективними і максимально універсальними, відбуватися за наявності кисню і води, без спе- ціальних розчинників, не зазнавати впливу природи груп, що з’єднуються одна з одною, та утворювати цільові продукти з дуже висо- кими виходами, без побічних продуктів або з невеликою їх кількістю, які можна легко від- окремити. Слово «клік» (click) у терміні «клік-хімія» означає, що використання цих методів дозво- ляє поєднати молекулярні фрагменти так само легко, як застібнути («клацнути») дві частини пряжки. При цьому сама пряжка, незалеж- но від того, що до неї прикріплено, «працює» доти, доки дві її частини можуть дотягнутися одна до одної. На сьогодні класифіковано кілька загальних типів реакцій, які найбільш повно відповіда- ють критеріям клік-хімії: • [3+2]-циклоприєднання, зокрема азид-ал- кінове циклоприєднання; • реакція Дільса—Альдера у різноманітних модифікаціях; • тіол-енове приєднання; • реакції карбонільних сполук з азотовміс- ними нуклеофілами (амінами, гідроксиламі- нами, гідразинами та їхніми похідними); • нуклеофільне заміщення в напружених малих циклах (епоксидах та азиридинах); • [4+1]-циклоприєднання ізонітрилів до те- тразинів. Переважна більшість клік-реакцій реалізу- ються з утворенням зв’язків вуглець–гетеро- атом (переважно N, O і S), є екзотермічними завдяки енергетичному стану реагентів або сильно стабілізованих продуктів, відбувають- ся, як правило, без утворення побічних сполук і є дуже толерантними до інших функціональ- них груп [2]. Слід зазначити, що згадані вище характе- ристики властиві лише кільком типам пере- творень. Насамперед до них належать реакції циклоприєднання азидів до алкінів (azide-al- kyne cycloaddition — ААС), в результаті яких утворюються 1,2,3-триазоли. Для цієї реакції, вперше описаної наприкінці ХІХ ст. [3], ні- мецький хімік Рольф Хюсген у 1950-х роках Фото © Linda A. Cicero КАРОЛІН БЕРТОЦЦІ (Carolyn Ruth Bertozzi) — американська вчена-хімік, професор Стенфордського університету. Народилася 10 жовтня 1966 р. в Босто- ні (США). Батько був фізиком-ядерником, директором лінійного прискорювача Бейтса, мати — філологом. У 1988 р. здобула диплом бакалавра з хімії у Гарвард- ському університеті, де під керівництвом професора Джо Грабовські розробляла проєкт фотоакустичного калориметра. В 1993 р. в Берклі здобула ступінь докто- ра філософії, працюючи разом з Марком Беднарські над хімічним синтезом аналогів олігосахаридів. Виявила, що віруси в організмі можуть зв’язуватися з цукрами, що надовго змістило її наукові інтереси в бік глікобіології. У постдокторантурі з імунології в Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско вивчала вплив ендоте- ліальних олігосахаридів на полегшення адгезії клітин в осередках запалення. Їй вдалося модифікувати молекули білка та цукру в стінках живих клітин так, щоб клітини сприймали сторонні матеріали, зокрема імплантати. У 1996 р. повернулася в Берклі, де викладала на хімічно- му факультеті й очолювала нанотехнологічний дослід- ницький центр Національної лабораторії ім. Лоуренса. З 2015 р. працює у Стенфордському університеті. Каролін Бертоцці — член Національної академії наук США (2005), Національної медичної академії США (2011), Американської академії мистецтв і наук (2003), іноземний член Лондонського королівського товариства (2018), Академії Леопольдина (2008), з 2014 р. очолює редколегію журналу ACS Central Science. Має багато наукових нагород, зокрема вона — лауреат премії іме- ні Артура Коупа (1999, 2017); стипендії Мак-Артура (1999); премії ACS з хімії (2001); премії «ЛГБТ-вчена року» (2007); медалі Вілларда Гіббса (2008); премії Роя Л. Вістлера з хімії вуглеводів (2008); премії Гаррісона Хова (2009); премії з біоорганічної хімії Королівського хімічного товариства (2010); премії Ернеста Орландо Лоуренса (2014); премії НАН США з хімії (2016); премії Джона Карта з розвитку науки (2020); премії Солвея «Хімія для майбутнього» (2020); премії Ф.А. Коттона (2020); премії Вольфа з хімії (2022); Нобелівської премії з хімії (2022). 32 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ запропонував механізм узгодженого цикло- приєднання та ввів поняття 1,3-диполярного циклоприєднання [4]. Незважаючи на те, що як азиди, так і алкіни мають високу хімічну потенційну енергію і утворення в результаті їх взаємодії триазолів є екзотермічним більш ніж на 45 ккал/моль [1], швидкість цієї реакції до- сить невелика, а високі температури або тис- ки, необхідні для сприяння циклоприєднанню азидів і більшості диполярофілів, неприйнятні для живих систем. У 2002 р. незалежно одна від одної дослід- ницькі групи Баррі Шарплесса [5] і Мортена Мелдала [6] встановили, що формальне 1,3-ди- полярне циклоприєднання азидів з кінцеви- ми алкінами з утворенням 1,4-дизаміщених 1,2,3-триазолів може ефективно каталізувати- ся сполуками міді (І). Ця реакція, яку зараз на- зивають купрокаталізованим азид-алкіновим- 1,3-диполярним циклоприєднанням (Cu-cat- alyzed azide-alkyne cycloaddition — CuAAC), відбувається приблизно на 7 порядків швид- ше, ніж некаталізоване циклоприєднання. Її перебіг є надійним та передбачуваним і в усіх випадках приводить до виключного утворення 1,4-ізомера (рис. 1). Крім каталізу комплексами міді (І) або ру- тенію (ІІ) процес ААС можна прискорити збільшенням електронодефіцитності або на- пруженням алкінової компоненти, що дало змогу К. Бертоцці [7] адаптувати відкриту по- передниками засадничу реакцію клік-хімії до живих клітин, реалізувавши приєднання до них флуоресцентних маркерних білків. Отже, CuAAC, яке характеризується висо- кою продуктивністю та широким синтетичним діапазоном з повним стереоконтролем, стало однією з найбільш універсальних органічних реакцій в арсеналі клік-хімії. Його можна ви- користовувати як свого роду молекулярний конструктор «Лего» для формування склад- них молекулярних архітектур [8]. Загалом універсальність клік-хімії дозволяє застосовувати її в різних галузях науки і тех- нології, зокрема в органічному матеріалознав- стві, хімічній біології, медицині та діагностиці. Про бурхливий розвиток цього міждисциплі- Фото EPA-EFE/Shutterstock БАРРІ ШАРПЛЕСС (Karl Barry Sharpless) — американський хімік, другий в історії вчений (після Фре- деріка Сенгера), двічі удостоєний Нобелівської премії з хімії (2001, 2022). Народився 28 квітня 1941 р. у Філа- дельфії (США) в сім’ї лікаря-хірурга. Батько хотів, щоб син продовжив його справу, але Б. Шарплесс, навчаючись у Дартмутському коледжі, зацікавився органічною хі- мією. Після закінчення коледжу у 1963 р. залишився там працювати в науковій групі професора Томаса Спенсера. У 1968 р. захистив дисертацію на ступінь доктора філософії у Стенфордському університеті під керівництвом Е. ван Тамелена. Постдокторантуру про- ходив спочатку у Стенфорді у професора Дж. Коллма- на, працюючи в галузі металоорганічної хімії, а потім у лабораторії К. Блоха у Гарвардському університеті, де займався ензимологією. З 1970 по 1990 р. був професо- ром у Массачусетському технологічному інституті, у 1977—1980 рр. — у Стенфордському університеті. З 1990 р. працює в Дослідницькому інституті Скріппса. Розробив методи стереоселективного окиснення органічних сполук, відкрив кілька хімічних реакцій, які перетворили асиметричний синтез з наукової фантас- тики на реальність, зокрема реакції аміногідроксилю- вання, дигідроксилювання, реакцію енантіоселективно- го епоксидування алкенів, названу його ім’ям. Увів у на- уковий обіг термін «клік-хімія», розробив її концепцію та версію азид-ацетиленової реакції циклоприєднання, що каталізується міддю. Внесок Б. Шарплесса в науку добре відображають дві Нобелівські премії: у 2001 р. він (разом з Ріоджі Нойорі та Вільямом Ноулзом) отримав її за створення хіральних каталізаторів окисно-віднов- них реакцій, а в 2022 р. — за роботи в галузі клік-хімії. Крім того, Б. Шарплесса було відзначено премією піоне- ра хімії (1988); премією Шеєле (1991); премією Арту- ра Коупа (1992); премією «Тетраедр» (1993); премією короля Фейсала (1995); премією Харві (1998); медаллю «За хіральність» (2000); медаллю Бенджаміна Фран- кліна (2001); премією Вольфа (2001); медаллю Вільяма Х. Ніколса (2006); медаллю Прістлі (2019). ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 33 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ нарного наукового напряму в останні два деся- тиліття свідчать більш як 23 тис. оригінальних публікацій та понад сотня оглядових статей. Прикладні аспекти клік-хімії. Мета цього короткого огляду — у доступній формі окрес- лити коло найважливіших, на наш погляд, сфер застосування клік-хімії. Синтез біоактивних речовин та створення лікарських засобів. Клік-хімія відповідає осно- вним критеріям ефективності, універсальності та селективності ідеального синтезу. Викорис- тання переваг її високої модульності дозволяє значно прискорити процес розроблення ліків порівняно з іншими сучасними підходами, які ґрунтуються на масовому скринінгу хімічних бібліотек. Її застосування для пошуку та ство- рення біоактивних речовин і лікарських препа- ратів на їх основі з інкорпорованими 1,2,3-три- азольними фрагментами за допомогою CuAAC стало ефективним інструментом сучасного тонкого органічного синтезу та медичної хімії. Еволюція клік-хімії впродовж двох деся- тиліть з часу її виникнення пов’язана з до- слідженнями, спрямованими на створення лікарських засобів та їх подальшу структурну модифікацію. Передумовою для останньої є подолання лікарської резистентності, пошук високоселективних і менш токсичних препа- ратів та поліпшення їхніх фармакокінетич- них властивостей, що, у свою чергу, зумов- лює необхідність оптимізації технологічно- го процесу. Можливість синтезу стабільних сполук, 1,2,3-триазольний фрагмент яких є ізостером амідної функції, актуалізувала по- шук аналогів біологічно активних молекул та нових лікарських засобів. У результаті було розроблено ефективні методи отримання різ- номанітних 1,2,3-триазолів як потенційних антимікробних, протиракових, противірус- них, протизапальних, протидіабетичних та антиоксидантних препаратів, що детально відображено в оглядовій статті [8]. Поряд з низкою препаратів, які зараз ще проходять передклінічні та клінічні випробування, на особливу увагу заслуговують отримані за до- помогою методів клік-хімії комерційно до- ступні антибактеріальні засоби (тазобактам і Фото © Jens-Christian Navarro МОРТЕН МЕЛДАЛ (Morten Peter Meldal) — данський хімік, професор хімії в Копенгагенському уні- верситеті. Народився 16 січня 1954 р. в Копенгагені (Данія). Закінчив Данський технічний університет, здобувши там ступінь бакалавра, магістра, а потім доктора філософії в галузі хімічної інженерії. Його док- торську дисертацію, виконану під керівництвом про- фесора Клауса Бока, було присвячено синтетичній хі- мії олігосахаридів. У 1983—1988 рр. він був незалежним дослідником з органічної хімії в Данському технічному та Копенгагенському університетах. У 1985—1986 рр. був постдоком у Кембриджському університеті, потім працював у Лабораторії молекулярної біології Ради ме- дичних досліджень і в Копенгагенському університеті (з 2011 р. на посаді професора). З 1998 по 2011 р. очолював групу органічного синтезу в Лабораторії Carlsberg — приватному науково-дослідному центрі в Копенгагені. М. Мелдал розробив кілька технологічних методів та інструментів для синтезу пептидів, зокрема бага- токолонковий синтез. Відомий тим, що незалежно від Баррі Шарплесса розробив і дослідив реакцію CuAAC (реакція азид-алкінового циклоприєднання, каталізо- вана міддю). Один із засновників клік-хімії. Його відзначено премією Кірстін Меєрс (1988); пре- мією (1990) та нагородою NKT (1996) Данського хіміч- ного товариства; науковими нагородами Наукової про- грами ЄС (1992) і програми EU-INCO-DC (1996); на- городою (travel award) НАТО (1992); премією Леонідаса Зерваса Європейського пептидного товариства (1996); Золотою медаллю Нільса Б’єррума з хімії (1997); наго- родами за дослідження Фонду Міцутані (1995), Дан- ського національного дослідницького фонду (1997) і Данського онкологічного товариства (1997); нагородою Ральфа Ф. Гіршманна з хімії пептидів Американського хімічного товариства (2009); Нобелівською премією з хімії (2022). М. Мелдал є членом Данської королівської академії наук і літератури (1998), в якій у 1999 р. про- читав лекцію Б’єррума—Бренстеда—Ланга, співзас- новником і головою Товариства комбінаторних наук (SCS), членом редколегій журналів ChemBioChem та Journal of Combinatorial Chemistry. 34 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Рис. 2. Структури лікарських препаратів, отриманих з використанням клік-реакції цефатризин) та препарат руфінамід для ліку- вання синдрому Леннокса—Гасто (рис. 2). Модифікація природних сполук. Сполуки природного походження, як правило, є склад- ними молекулами з обмеженими варіантами модифікації, а деякі з них навіть мають ла- більні функції. Саме тому їх структурне уріз- номанітнення з метою усунення недоліків або створення скринінгових бібліотек біоактивних препаратів є важливим завданням органічно- го синтезу. В цьому контексті вкрай бажаним видається розроблення інструментарію, який може полегшити доступ до молекулярного різноманіття та унікальних функцій природ- них продуктів. І клік-хімія є одним з успішних інструментів для вирішення цього завдання, оскільки дозволяє легко синтезувати різно- манітні похідні природних сполук, особливо 1,2,3-триазоловмісні терпеноїди, алкалоїди, стероїди, хінони, ксантони, кумарини тощо [10]. Крім оптимізації біологічної активності та поліпшення кінетики й фармакологічних властивостей, багато з них набувають нових функцій і тим самим стають потужним джере- лом для створення нових лікарських препаратів. Клік-хімія, особливо реакція CuAAC, зна- йшла застосування у синтезі гомо- або гетеро- димерів природних продуктів навіть за наяв- ності лабільних функціональних груп, переду- сім завдяки ортогональним реакціям, які для таких сполук вирізняються істотними пере- вагами порівняно з синтезом амідів та естерів. Завдяки придатності для толерантного по- єднання фрагментів з широким спектром функціональних груп методологія клік-хімії є надійним варіантом біокон’югації в медичній хімії, що забезпечує ефективні умови реакції за участю біомолекул, ключовими представни- ками яких є нуклеозиди, нуклеотиди та нукле- їнові кислоти, оскільки вони відіграють вирі- шальну роль у всіх функціях життєдіяльності клітини. Саме тому розроблення аналогів для різних біологічних мішеней є важливим для фармакологічних досліджень [11]. Врахову- ючи значення 1,2,3-триазолів як біосумісних фармакофорів та біоізостерних лінкерів, реак- ції CuAAC стали дуже привабливими для кон- Рис. 1. Загальна схема купрокаталізованого азидо-ал- кінового циклоприєднання (СuAAC) S ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 35 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ струювання модифікованих або кон’югованих нуклеозидів, нуклеотидів та нуклеїнових кис- лот, у тому числі й олігонуклеотидів, у які без зміни їхніх біофізичних та біохімічних власти- востей можна досить легко ввести азидні та ал- кінільні фрагменти [12]. Для циклоприєднан- ня з їх участю було розроблено твердофазні методи, що сприяло появі величезної кількості модифікованих кислот та бібліотек на їх основі. Конструювання функціональних макромоле- кул та моноланцюгових наночастинок. Базові принципи клік-хімії виявилися доволі потуж- ною стратегією для побудови м’яких полімер- них матеріалів з лінійною, розгалуженою та іншою складною архітектурою [13]. Дебютним для застосування CuAAC в хімії полімерів став 2004 р., коли Б. Шарплесс зі співробітниками застосував цей підхід для високоефективного синтезу дендримерів на основі дивергентної методології [14]. Потенціал CuAAC було вико- ристано для отримання полімерів з кількома реакційноздатними функціями, чого непросто досягти традиційними методами полімеризації. Постполімеризаційна функціоналізація за участю CuAAC є досить вдалим рішенням для створення бібліотек полімерів, які мають спіль- ну структуру або повторюваний фрагмент. Роз- роблено два базові підходи для введення схиль- них до клік-процесів груп у полімерний каркас. Перший з них полягає у використанні відповід- них ініціаторів та/або мономерів. Його було успішно продемонстровано на прикладі отри- мання поліметилметакрилату з кінцевими азидними групами, які були модифіковані в одному реакторі за допомогою CuAAC [15]. Другий підхід передбачає введення схильних до клік-реакцій груп після завершення процесу полімеризації, що зазвичай досягають заміщен- ням галогену азидом натрію у боковому ланцю- зі/кінці ланцюга або розкриттям епоксидного циклу і найчастіше використовують у випадку чутливих до умов полімеризації згенерованих функціональностей. Така методологія вияви- лася досить корисною у разі термочутливих, стерично ускладнених або схильних до ініційо- ваних радикалами побічних реакцій [16]. На особливу увагу заслуговує синтез блок- кополімерів шляхом CuAAC двох різних полі- мерів з кінцевими азидною та алкіновою функ- ціями, що у випадку їх молярних еквівалентів дозволяє значно спростити процес очищення цільового полімерного продукту. Загалом клік-реакції, незалежно від їх вико- ристання для безпосереднього конструювання полімерних ланцюгів чи для модифікації гото- вих полімерів, привернули до себе посилену увагу дослідників, що, у свою чергу, удоступ- нило функціональні матеріали і сприяло вирі- шенню важливих питань органічного матеріа- лознавства. Моноланцюгові наночастинки (single-chain nanoparticles — SCNPs) належать до наймен- ших однолацюгових нанооб’єктів (<15 нм), які можна отримати з лінійного полімерного лан- цюга шляхом внутрішньомолекулярного згор- тання/розгортання [17]. Контрольоване згор- тання/розгортання при формуванні SCNPs нагадує процес згортання білка до нативного функціонального стану, хоча одноланцюгові наночастинки імітують глобулярну структуру біомакромолекул у відносно примітивній фор- мі, що є наслідком полідисперсного характеру синтетичних полімерів на противагу монодис- персному характеру і точній хімічній послідов- ності природних біомолекул. Яскравим прикладом надійної побудови моноланцюгових наночастинок є метод, що ґрунтується на хімії внутрішньоланцюгових клік-реакцій. Зокрема, СuAAC було вперше ви- користано для високоефективного низькотемпе- ратурного синтезу біокон’югованих полі (метил)- метакрилатних наночастинок [18] (рис. 3). Рис. 3. Синтез біокон’югованих полі(метил)метакри- латних наночастинок N 36 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ За допомогою цього методу, виходячи зі строго визначених статистичних кополімерів з азидофункціональними групами вздовж осно- ви, було отримано полістирольні, полі(алкіл)- метакрилатні, поліметакрилові, полістирол- сульфонатні та полі(N-ізопропіл)метакрилат- ні моноланцюгові наночастинки у діапазоні розмірів 3—20 нм. Загальний характер методу проілюстровано на прикладах синтезу моно- ланцюгових наночастинок різної хімічної бу- дови, розчинності, функціональності, фізико- хімічних властивостей. Саме тому потенційна сфера застосування моноланцюгових наночас- тинок охоплює нетрадиційні поліелектроліти, реологічні добавки до розплавів, наноносії для доставки ліків, флуоресцентні нанозонди та магнітно-резонансні зображення [19]. Стратегія біоортогональної хімії. Вивчення біомолекул у їхньому природному середовищі є актуальним завданням з огляду на величезну складність клітинних систем. Технології, роз- роблені останніми роками для селективної мо- дифікації біологічних об’єктів у живих систе- мах, дали нові уявлення про клітинні процеси. Ключовими в них є біоортогональні реакції, компоненти яких повинні швидко і селектив- но реагувати один з одним у фізіологічних умовах за наявності безлічі функціональних можливостей, необхідних для підтримання життя (рис. 4). Під терміном «біоортогональні реакції» [20] розуміють хімічні реакції, перебіг яких може відбуватися всередині клітин або у живих ор- ганізмах, не зачіпаючи при цьому природні біохімічні процеси в них. Стратегія біоортого- нальних реакцій полягає у введенні в біомоле- кулу функціональних груп, які не трапляються у природних сполуках, і в подальшому приєд- нанні потрібного фрагмента з комлементарною функціональною групою внаслідок селективної взаємодії між ними. Біоортогональні реакції повинні відповідати низці вимог: мати високу швидкість, низьку токсичність, бути селектив- ними, перебігати без побічних процесів у фізі- ологічних умовах та не впливати на біологічну активність модифікованої молекули [21, 22]. Саме таким критеріям відповідають клік-реак- ції у біологічно сприятливих умовах. Більшість вимог до біоортогональних реакцій задовольняє азидогрупа, тому її широко використовують як функціонал клік-сполучення внаслідок її ста- більності та інертності відносно інших функці- ональних груп, наявних у біологічних системах [23]. При цьому особливо цікавим є невеликий розмір азидогрупи, оскільки її кон’ю га ція з біо- вектором не має істотного впливу на біологічну активність отриманого кон’ю гату. Історично першою біоортогональною реак- цією можна вважати реакцію сполучення за Штаудінгером, яка полягає в утворенні аза- іліду взаємодією азиду з триарилфосфіном. Така реакція може відбуватися у живому орга- нізмі, оскільки обидва реагенти є абіотичними і не впливають на біогенні функції біомолекул. Однак основним недоліком цієї реакції є не- стабільність аза-ілідного продукту у воді [24], тому було запропоновано стабілізацію про- дукту (так зване лігування за Штаудінгером) через внутрішньомолекулярну циклізацію. З цією метою використано електрофільну паст- ку для захоплення нуклеофільного аза-іліду, яка реалізується введенням естерного замісни- ка на одну з арильних груп фосфінового реа- генту в орто-положенні до атома фосфору, що приводить до стабільного продукту завдяки утворенню амідного зв’язку. Втім, незважаючи на всі зусилля з оптимізації цієї реакції, вона й досі має певні обмеження, які не дозволя- ють використовувати її в дослідженнях in vivo. Так, окиснення фосфіну та повільна кінетика (k  10–3 М–1с–1) є основними перешкодами для успішного застосування реакції Штаудін- гера в живих системах [25]. Каталізоване міддю [3+2]-азид-алкінове ци- клоприєднання (CuAAC) задовольняє всі ви- Рис. 4. Загальна схема біоортогональної реакції ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 37 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ моги до ортогональних реакцій, оскільки не- великий розмір азидної та алкінової груп дає змогу вбудовувати клік-рукоятки в біомолеку- ли без порушення їхніх біохімічних властивос- тей. Однак попри те, що CuAAC застосовують для мічення пептидів і білків, перешкодою для його біологічного використання стала цито- токсичність міді, яка, як відомо, бере участь в утворенні активних форм кисню (АФК). Для поліпшення біосумісності реакції було розро- блено інший підхід, оснований на [3+2]-ци- клоприєднанні азиду до напруженого алкіну, що дозволяє уникнути використання мідного каталізатора. Промотоване напруженням алкінового кіль- ця [3+2]-азидо-алкінове циклоприєднання (strain-promoted azide–alkyne cycloaddition — SPAAC) розробила К. Бертоцці зі співавторами у 2008 р. [26]. Його основною перевагою порів- няно з CuAAC є те, що реакція відбувається у фізіологічних умовах і без каталізатора. Однак кінетика цієї реакції (k = 1,2—2,4·10–4 М–1с–1) повільніша, ніж у разі CuAAC, і зіставна з кі- нетикою лігування за Штаудінгером. Проте її вдалося поліпшити за допомогою таких струк- турних модифікацій алкіну, як фторування і sp2-гібридизація атомів кільця. Цей новий реагент — 3,3-дифторциклоок- тин (DIFO) — виявився найефективнішим для роботи з органічними азидами, метаболічно інкорпорованими в клітини поверхневих глі- канів. DIFO стабільний до біологічних нукле- офілів, реагує з органічними азидами швидко, незворотно та селективно без каталізатора. Це, у свою чергу, дозволило досягти k = 0,1 М–1с–1 і тим самим прискорити кінетику реакції в 60 разів. SPAAC було протестовано в різних системах, зокрема для мічення наночастинок гліколевого хітозану міддю-64 і в прицільній радіоімунотерапії. Однак, хоча застосування SPAAC не потребує токсичного каталізатора і демонструє кінетику в 100 разів швидшу, ніж у разі лігування за Штаудінгером, октиновий цикл потенційно може реагувати з нуклеофі- лами, наявними в живих системах. Реакція Дільса—Альдера з оберненою по- лярністю (inverse-electron demand Diels-Al- der — IEDDA), відкрита у 2008 р. Дж. Фоксом з колегами, — найшвидша біоортогональна ре- акція [27], яка відбувається між специфічним Хімічні характеристики біоортогональних реакцій Біоортогональні реакції Схема реакції k, M–1 с–1 Переваги Сполучення за Штаудінге- ром 10–3 Утворення стабільного амідного зв’язку CuAAC 10 Ковалентна реакція. Малі молекули SPAAC 0,1 Реакція перебігає без ка- талізатора IEDDA 1—106 Дуже велика константа швидкості реакції друго- го порядку. Необоротна реакція, повністю біоортогональ- ний стабільний продукт 38 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ дієном 1,2,4,5-тетразином (Tz) та дієнофілами типу норборнену або транс-циклооктену. Вза- ємодія може відбуватися в органічних розчин- никах, воді, а також у біологічних середовищах, і не потребує активації каталізатором (див. табл.). Крім того, завдяки високій хемоселек- тивності реагенти можна використовувати в дуже низьких концентраціях для їх кон’югації з великими біомолекулами. Методологічні засади біоортогональної хімії виявилися вкрай важливими у вирішенні низ- ки прикладних біомедичних проблем. Так, у процесі мічення біомолекул для флуоресцент- ної візуалізації мітки на основі зеленого білка застосовують тільки для білкових молекул. Водночас біоортогональні реакції дозволя- ють вносити мітки в інші біомолекули: ліпіди, глікани, нуклеїнові кислоти тощо (рис. 5). У системах адресної доставки ліків лінкери, які використовують для цього, можуть бути неста- більними у кровотоці, що може призвести до передчасного вивільнення лікарського засобу і, відповідно, до побічних ефектів [21]. Мето- ди біоортогональної хімії пропонують підходи, здатні подолати ці проблеми завдяки відносно стабільній і контрольованій системі вивіль- нення ліків за допомогою індукованих хіміч- них реакцій. Зокрема, автори вельми цікавої праці [28] у ролі націлювального біомаркера вибрали асоційований з пухлиною глікопроте- їн 72, який експресується на поверхні ракових клітин. Цей біомаркер зв’язаний з лікарським засобом через фрагмент транс-циклооктену. Для розщеплення сполучної ланки між мар- кером і препаратом було використано реакцію Дільса—Альдера з оберненою полярністю між транс-циклооктеном і тетразином, при вве- денні якого відбувається вивільнення актив- ного лікарського засобу. Успіхи та досягнення вітчизняної клік- хімії. Українські вчені використовують базові принципи клік-хімії як важливий інструмент для вирішення низки актуальних наукових проблем. Так, в Інституті органічної хімії НАН України академік НАН України Віталій Іва- нович Кальченко у співпраці з науковцями Страсбурзького університету за допомогою клік-реакції біс-азидоціанінових барвників Cy3L і Cy5L з поверхнею міцел, утворених ам- фіфільним тетрапропаргільним каліксареном CX8TP, синтезував стабільні флуоресцентні наночастинки діаметром 7 нм [29] (рис. 6). Ці частинки мають максимум флуоресценції в об- ласті 590 нм і значно яскравіші за комерційні неорганічні кадмій-телурові квантові точки Рис. 5. Біоортогональна хімія у клітині Рис. 6. Синтез стабільних органічних флуоресцентних наночастинок для біоіміджингу Рис. 7. Синтез похідних 1,2,3-триазолобензодіазепінів N ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 39 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Рис. 8. Синтез гіб- ридних сполук на основі бетулонової кислоти Рис. 9. Синтез по- ліазольних систем як потенційних комплексоутворю- вачів QD-585, які використовують як маркери для біоіміджингу. Розроблені каліксаренові на- ночастинки легко проходять через біологічні мембрани і селективно забарвлюють певні ді- лянки всередині клітин. Ці яскраво забарв- лені біосумісні наночастинки мають широкі перспективи використання у цитологічних та гістологічних дослідженнях, а також у молеку- лярній біохімії. В НТК «Інститут монокристалів» НАН України член-кореспондент НАН України Ва- лентин Анатолійович Чебанов разом зі спів- робітниками розробили ефективні підходи до синтезу похідних 1,2,3-триазолобензодіазепі- нів, що мають психотропну активність, з вико- ристанням тандему реакцій Угі та внутрішньо- молекулярного азид-алкінового циклоприєд- нання в умовах мікрохвильової активації [30] (рис. 7). Крім того, цей самий авторський колектив [31] для модифікації природної молекулярної платформи — бетуліну вдало застосував реак- цію CuAAC пропаргілового естеру бетулонової кислоти з синтетичними азидогетарилвмісни- ми пептидоміметиками (рис. 8), що дало змогу здійснити синтез оригінальних гібридних мо- лекул з мікробіологічними властивостями. Ще одним важливим результатом, отри- маним науковою групою під керівництвом В.А. Чебанова, стало використання базового у клік-хімії CuAAC для розроблення синтетич- ного шляху до складних поліазольних систем з 1,2,3-, 1,2,4-триазольними та тетразольним фрагментами як потенційних комплексоутво- рювачів [32] (рис. 9). Вінцем цих досліджень можна вважати створення сорбційного матеріалу для вилучен- ня важких металів і радіонуклідів, який було одержано послідовним інкорпоруванням 1,2,3- та 1,2,4-триазольних і тетразольного фраг- ментів на поверхню твердого носія — смоли Меррифілда. Показано, що отриманий у такий N Bet 40 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ спосіб сорбент вилучає до 99 % іонів Eu (III) та 96% іонів Pb(II) з водних розчинів у діапа- зоні рН = 6,5—7,0, а отже, є перспективним для практичного використання [33] (рис. 10). Співробітники кафедри органічної хімії Львівського національного університету іме- ні Івана Франка доктор хімічних наук Назарій Походило та професор Микола Обушак за- Рис. 11. Конструювання нових органічних світлодіодів Рис. 10. Ди- зайн та синтез сорбційного матеріалу для вилучення важ- ких металів та радіонуклідів N N or phenanthroline ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 41 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ REFERENCES 1. Kolb H.C., Finn M.G., Sharpless K.B. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew. Chem. Int. Ed. 2001. 40(11): 2004—2021. https://doi.org/10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::aid- anie2004>3.3.co;2-x 2. Finn M.G., Fokin V.V. Click chemistry: function follows form. Chem. Soc. Rev. 2010. 39(4): 1231—1232. https://doi. org/10.1039/c003740k 3. Michael A.J. Ueber die Einwirkung von Diazobenzolimid auf Acetylen dicarbon sauremethyl ester. J. Pract. Chem. 1893. 48: 94—95. https://doi.org/10.1002/PRAC.18930480114 4. Husgen R. 1,3-Dipolar Cycloadditions. Past and Future. Angew. Chem. Int. Ed. 1963. 2(10): 565—632. https://doi. org/10.1002/anie.196305651 5. Rostovtsev V.V., Green L.G., Fokin V.V., Sharpless K.B. A Stepwise Huisgen Cycloaddition Process: Copper(I)- Catalyzed Regioselective Ligation of Azides and Terminal Alkynes. Angew. Chem. Int. Ed. 2002. 41(14): 2596—2599. https://doi.org/10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2596::AID-ANIE2596>3.0.CO;2-4 6. Tornoe C.W., Christensen C., Meldal M. Peptidotriazoles on Solid Phase: [1,2,3]-Triazoles by Regiospecific Copper(I)- Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloadditions of Terminal Alkynes to Azides. J. Org. Chem. 2002. 67(9): 3057—3064. https:// doi.org/10.1021/jo011148j 7. Codelli J.A., Baskin J.M., Agard N.J., Bertozzi K. A Strain-Promoted [3 + 2] Azide−Alkyne Cycloaddition for Cova- lent Modification of Biomolecules in Living Systems. J. Amer. Chem. Soc. 2004. 126(46): 15046—15047. https://doi. org/10.1021/ja044996f 8. Meldal M., Tornoe C.W. Cu-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition. Chem. Rev. 2008. 108(8): 2592—3015. https:// doi.org/10.1021/cr0783479 9. Rani A., Singh G., Singh A., Magbool U., Kaur G., Singh J. CuAAC-ensembled 1,2,3-triazole-linked isosteres as phar- makophores in drug discovery: review. RSC Adv. 2020. 10: 5610—5635. https://doi.org/10.1039/C9RA09510A 10. Zhang X., Zhang S., Zhao S., Wang X., Liu B., Xu H. Click Chemistry in Natural Product Modifications. Front. Chem. 2021. 9: art. 774977. https://doi.org/10.3389/fchem.2021.774977 11. Perrone D., Marchesi E., Preti L., Navacchia M.L. Modified Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids via Click Azide-Alkyne Cycloaddition for Pharmacological Applications. Molecules. 2021. 26(11): 3100. https://doi.org/ 10.3390/molecules26113100 12. Taemaitree L., Shivalingam A., El-Sagheer A.H., Brown T. An artificial triazole backbone linkage provides a split- and-click strategy to bioactive chemically modified CRISPR sgRNA. Nat. Commun. 2019. 10: 1610. https://doi. org/10.1038/s41467-019-09600-4 13. Geng Z., Shin J.J., Xi Y., Hawker C.J. Click chemistry strategies for the accelerated synthesis of functional macromol- ecules. J. Polym. Sci. 2021. 59(11): 963—1042. https://doi.org/10.1002/pol.20210126 14. Wu P., Feldman A.K., Nugent A.K., Hawker C.J., Scheel A., Voit B., Pyun J., Fréchet M.J., Sharpless K.B., Fokin V.V. Efficiency and fidelity in a click-chemistry route to triazole dendrimers by the copper(I)-catalyzed ligation of azides and alkynes. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2004. 43(30): 3928—3933. https://doi.org/10.1002/anie.200454078 стосували синтетично важливу некаталітичну модифікацію клік-реакції, так звану органо- клік-реакцію ароматичних азидів із трифто- рометилвмісними β-дикетонами, для синтезу 4-ароїл-1,2,3-триазолів з подальшим купрока- талітичним карбазолюванням фторофенільно- го фрагмента для створення нових органічних світлодіодів (OLEDs) [34] (рис. 11). Синтезова- ні сполуки, завдяки утворенню ексиплексу між ковалентно зв’язаними електронодонорним карбазольним фрагментом та електроноакцеп- торним фрагментом 1,2,3-триазолу з невеликим синглетно-триплетним розщепленням, прояв- ляють яскраве свічення за механізмом термічно активованої довготривалої флуоресценції. Отже, лише окремі наведені вище прикла- ди переконливо свідчать, що українська наука впевнено рухається в руслі сучасних трендів, зокрема у напрямі клік-хімії, відзначеному Нобелівською премією 2022 р. Українські вче- ні мають визначні досягнення, спрямовані на вирішення нагальних проблем тонкого орга- нічного синтезу, медичної хімії та органічного матеріалознавства. 42 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2022. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 15. Mantovani G., Ladmiral V., Tao L., Haddleton D.M. One-pot tandem living radical polymerisation–Huisgens cyclo- addition process (“click”) catalysed by N-alkyl-2-pyridylmethanimine/Cu(I)Br complexes Chem. Commun. 2005. 16: 2089—2091. https://doi.org/10.1039/B500558B 16. Dürr C.J., Emmerling S.G.J., Lederhose P., Kaiser A., Brandau S., Klimpel M., Barner-Kowollik C. High molecular weight acrylonitrile–butadiene architectures via a combination of RAFT polymerization and orthogonal copper me- diated azide–alkyne cycloaddition. Polym. Chem. 2012. 3(4): 1048—1060. https://doi.org/10.1039/C2PY00547F 17. Sanchez-Sanchez А., Pérez-Baena I., Pomposo J.A. Advances in Click Chemistry for Single-Chain Nanoparticle Con- struction. Molecules. 2013. 18: 3339—3355. https://doi.org/10.3390/molecules18033339 18. Ruiz de Luzuriaga A., Ormategui N., Grande H.J., Odriozola I., Pomposo J.A., Loinaz I. Intramolecular click cycload- dition: an efficient room-temperature route towards bioconjugable polymeric nanoparticles. Macromol. Rapid Com- mun. 2008. 29: 1156—1160. https://doi.org/10.1002/marc.200700877 19. Ruiz de Luzuriaga A., Perez-Baena I., Montes S., Loinaz I., Odriozola I., García I., Pomposo J.A. New route to poly- meric nanoparticles by click chemistry using bifunctional cross-linkers. Macromol. Symp. 2010. 296(1): 303—310. https://doi.org/10.1002/masy.201051042 20. Sletten E.M., Bertozzi C.R. Bioorthogonal Chemistry: Fishing for Selectivity in a Sea of Functionality. Angew. Chem. Int. Ed. 2009. 48(38): 6974—6998. https://doi.org/10.1002/anie.200900942 21. Carell T., Vrabel M. Bioorthogonal Chemistry — Introduction and Overview. Top. Curr. Chem. 2016. 374(9): 1—21. https://doi.org/10.1007/s41061-016-0010-x 22. Tian J., Lin Q. Fitness Factors for Bioorthogonal Chemical Probes. ACS Chem. Biol. 2019. 14(12): 2489—2496. https://doi.org/10.1021/acschembio.9b00755 23. Scheck R.A., Dedeo M.T., Lavarone A.T., Francis M.B. Optimization of a Biomimetic Transamination Reaction. J. Amer. Chem. Soc. 2008. 130(35): 11762. https://doi.org/10.1021/ja802495w 24. Muir T.W. Semisynthesis of Proteins by Expressed Protein Ligation. Annu. Rev. Biochem. 2003. 72: 249—289. https:// doi.org/10.1146/annurev. biochem. 72.121801.161900 25. Giriat I., Muir T.W. Protein Semi-Synthesis in Living Cells. J. Am. Chem. Soc. 2003. 125(24): 7180—7181. https:// doi.org/10.1021/ja034736 26. Codelli J.A., Baskin J.M., Agard N.J., Bertozzi C.R. Second-Generation Difluorinated Cyclooctynes for Copper-Free Click Chemistry. J. Am. Chem. Soc. 2008. 130(34): 11486—11493. https://doi.org/10.1021/ja803086r 27. Blackman M.L., Royzen M., Fox J.M. Fast Bioconjugation Based on Inverse-Electron-Demand Diels-Alder Reactiv- ity. J. Amer. Chem. Soc. 2008. 130(41): 13518—13519. https://doi.org/10.1021/ja8053805 28. Rossin R., Versteegen R.M., Wu J., Khasanov A., Wessels H.J., Steenbergen E.J., Hoeve W.T., Janssen H.M., van Onzen A.H., Hudson P.J., Robillard M.S. Chemically triggered drug release from an antibody-drug conjugate leads to potent antitumour activity in mice. Nat. Commun. 2018. 9: 1484. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03880-y 29. Shulov I., Rodik R.V., Arntz Y., Reisch A., Kalchenko V.I., Klymchenko A.S. Protein-sized bright fluorogenic nanoparticles based on cross-linked calixarene micelles with cyanine corona. Angew. Chem. Int. Ed. 2016. 55(51): 15884—15888. https://doi.org/10.1002/anie.201609138 30. Mazur M.O., Zhelavskyi O.S., Zviagin E.M., Shishkina S.V., Musatov V.I., Kolosov M.A., Shvets E.H., Andryush- chenko A.Yu., Chebanov V.A. Effective Microwave-Assisted Approach to 1,2,3-triazolobenzodiazepinones via Tan- dem Ugi-Reaction / Catalyst-Free Intramolecular Azide-Alkyne Cycloaddition. Beilstein J. Org. Chem. 2021. 17: 678—687. https://doi.org/10.3762/bjoc.17.57 31. Murlykina M.V., Pavlovska T.L., Semenenko O.M., Kolomiets O.V., Sanin E.V., Morozova A.D., Kornet M.M., Brazh- ko A.A., Musatov V.I., Kulyk K.V., Mazepa A.V., Lipson V.V., Chebanov V.A. Effective and versatile construction of hybrid-molecules combining natural betulonic acid core and synthetic heterocycle-containing peptidomimetic frag- ments and their microbiological properties. Europ. J. Org. Chem. in press. 32. Zviagin E., Saraev V., Sysoiev D., Klepetářová D., Mazur M., Zhelavskyi O., Shliapkina Yu., Müller Th.J.J., Che- banov V. Synthesis of 1-(3-(1-substituted-1,2,3-triazol-4-yl)-1,2,4-triazol-5-yl)-tetrazoles by sequential assembly of azole fragments. Chemistry Select. 2021. 6(45): 12890—12894. https://doi.org/10.1002/slct.202102459 33. Zviagin I.M., Khimchenko S.V., Blank T.A., Shcherbakov I.B.-Kh., Bryleva E.Yu., Bunina Z.Yu., Sofronov D.S., Be- likov K.N., Chebanov V.A. Merrifield resin-linked polyazole-based sorbent for heavy metal ions extraction from wa- ter. Functional Materials. 2018. 25(3): 619—624. https://doi.org/10.15407/fm25.03.619 34. Stanitska M., Mahmoudi M., Pokhodylo N., Lytvyn R., Volyniuk D., Tomkeviciene A., Keruckiene A., Obushak M., Grazulevicius J.V. Exciplex-Forming Systems of Physically Mixed and Covalently Bonded Benzoyl-1H-1,2,3-Tri- azole and Carbazole Moieties for Solution-Processed White OLEDs. J. Org. Chem. 2022. 87(6): 4040—4050. https:// doi.org/10.1021/acs.joc.1c02784 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2022, № 12 43 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Mykhailo V. Vovk Institute of Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine ORCID: https://orcid.org./0000-0003-1753-3535 CLICK CHEMISTRY AND BIOORTHOGONAL REACTIONS: A BREAKTHROUGH IN THE ERA OF FUNCTIONALITY IN CHEMISTRY Nobel Prize in Chemistry 2022 This year the Nobel Prize in Chemistry was awarded to American researchers Carolyn Bertozzi and Barry Sharpless and Danish chemist Morten Meldal “for the development of click chemistry and bioorthogonal chemistry”. As stated in the press release of the Nobel Committee, B. Sharpless and M. Meldal “have laid the foundation for a functional form of chemistry – click chemistry – in which molecular building blocks snap together quickly and efficiently”. C. Bertozzi, in turn, “has taken click chemistry to a new dimension and started utilising it in living organisms. …Her bioorthogonal reac- tions take place without disrupting the normal chemistry of the cell. These reactions are now used globally to explore cells and track biological processes. …Click chemistry and bioorthogonal reactions have taken chemistry into the era of functionalism. This is bringing the greatest benefit to humankind”. Keywords: Nobel Prize in Chemistry 2022, click chemistry, bioorthogonal reactions, functionality, Carolyn Bertozzi, Barry Sharpless, Morten Meldal.

Клік-хімія та біоортогональні реакції: прорив в епоху функціональності в хімії (Нобелівська премія з хімії 2022 року)

Institution

Ähnliche Einträge