Klik Kimyasının En Yeni Reaksiyonu ile Tanışın
Fotoğraf 1. Fosfor florür değişimi, P–F bağı içeren başlangıç malzemelerini alkoller (veya aminler) ile P–O (veya P–N) bağlı ürünler yapmak için reaksiyona sokar.
Klik kimyasının “takım çantasının” yeni bir tekniği var: Fosfor florür değişimi (PFEx- phosphorus fluride exchange). Bu reaksiyon bilim insanlarının bir fosfor merkezinden kolayca oksijen ve nitrojen bağlı ürünler oluşturmasını sağlıyor.
Doğanın fosfat bağlarına olan tutkusundan ilham alan ABD merkezli New York’taki Cold Spring Harbor Laboratuvarı kimyagerlerinden John Moses ve California, La Jolla’daki Scripps Araştırma Enstitüsü’nden iki kez Nobel ödüllü Barry Sharpless, önceki kükürt florür değişimi ( SuFEx) yeniliklerini fosfor ile tekrarladılar. Sharpless, “Sadece sola bir adım ve dünya farklılaşır.” diyor. Moses, “Tahmin ettiğimizden daha iyi çalıştı.” diye ekliyor.
Sharpless’a kimya alanında ikinci Nobel ödülünü kazandıran şey klik kimyasıdır. Klik kimyası, küçük modüler kimyasal birimleri bir araya getirmek için bakır katalizli azid-alkin siklokatılma gibi bir dizi güvenilir, yüksek verimli ve temiz reaksiyonlar kullanılmasıyla karakterize edilir. Fosfat bağları, DNA, RNA ve ATP’de bağlayıcılar olarak hizmet eden biyomoleküllerde yaygındır, ancak fosfor bağlarını sentezlemek için mevcut teknikler, tipik olarak aşırı substitüsyon ve bozunmaya eğilimli olan P-Cl bağı içeren elektrofillerin nükleofilik değişimini kullanır.
Bunun yerine PFEx reaksiyonları, P-Cl bağlarına göre P-F bağ uzunluğunun daha kısa olması ve daha yüksek kararlılığının sağladığı gelişmiş reaktivite profilinden yararlanır. Birden fazla P-F bağına sahip moleküller, gelen aril alkoller, alkil alkoller ve amin nükleofiller ile etkili bir Lewis bazı katalizli değiş tokuşa tabi tutulur. Bu şekilde, tetrahedral fosfor çekirdeği, P-O ve P-N bağlı fonksiyonel gruplar ile seçici, sıralı ve hızlı bir şekilde dekore edilir. Bununla birlikte, araştırmacılar, PFEx için gerekli olan organoflorofosfat bileşiklerinin, bazı sinir ajanlarında görülen fonksiyonel grupları içerdiğini ve tekniği kullanmaya çalışan herkesin katı güvenlik protokollerini izlemesi gerektiğini belirtiyor.
Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi’nde organik kimyager olan Han Zuilhof, “Klik kimyasındaki anahtar kavramlardan biri ‘merkez’ dir: Bir atomun veya fonksiyonel grubun kontrollü reaktivitesine bir giriş noktası tasarlamaktır.” diye açıklıyor. “Fosfor söz konusu olduğunda, P-F bağının kullanılması bu kontrolü sağlar; iyi bir jokeyin hızlı ve potansiyel olarak gergin bir atı evcilleştirmesi gibi fosfor atomunu evcilleştirir.”
Daha da önemlisi, PFEx ılımlı koşullar altında yapılır ve diğer klik tepkimelerine ortogonal olarak gerçekleşen yeni tekniğin, Moses ve Sharpless’ın “neredeyse mükemmel” olarak adlandırdığı yerleşik tepkimelerle birlikte uyumlu bir şekilde çalışmasına olanak tanır.
ABD, Kaliforniya’daki Pomona College’dan sentetik kimyager Nicholas Ball, “Farklı P-F bileşiklerini sentezleme ve bunların reaktivitelerini gösterme yeteneği, sentezdeki klik kimyasını genişletmek için muazzam bir potansiyele sahiptir.” diyor. “SuFEx’in izinden giden Sharpless ve Moses, fosfor bileşikleriyle neler yapabileceğimize dair hayal gücümüzü ve merakımızı uyandırdı.”
Fotoğraf 2. Fosfor florür değişimi, diğer klik reaksiyonlarına ortogonal olarak gerçekleşebilir: Kükürt florür değişimi ve bakır katalizli azid-alkin siklokatılmaları.
Araştırmacılar, klik kimyası reaksiyonlarının yüksek hızının, araştırmacıların sentez için harcadıkları zamanı azaltabileceğine ve molekülleri toksisite ve işlev açısından taramaya daha fazla odaklanmalarını sağlayabileceğine inanıyor. Sharpless, “Bunu klik kimyası yöntemiyle yaparsak, proses kimyası olmaz.” diyor. Kung-Fu Hustle filminden bir repliği hatırlatarak, “Kung Fu dünyasında kazananı hız belirler” diye ekliyor.
Araştırmacılar, kliklenen moleküllerdeki geniş çeşitliliğin, yeni biyoaktif moleküller de dahil olmak üzere keşiflere yol açacağını umuyorlar. “P-F kimyasının bir biyoaktivite geçmişi vardır; bu bileşikler sinir ajanı olarak kullanılmıştır. Bu, biyolojik işlevleri olduğunu bildiğimiz ve başlangıçta korkutucu olması gerektiği anlamına geliyor ancak geriye dönüp baktığımızda, bunun bir fayda olduğunu düşünmeliyiz.” diyor Moses. Sharpless, PFEx’in hangi molekülleri yapabileceğine değil, bu moleküllerin sahip olabileceği etkilere odaklanıyor: “Bu sadece bir molekül veya bir enzim değil. Peşinde olduğumuz bir işlev.”
Kaynak: chemistryworld.com
