组合合成法总结
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组合化学是一项新型化学技术,他利用一系列合成、测试技术,在短时间内合成数目庞大的有机化合物,经过高效生物活性筛选,从中发现一批具有活性的药物前体。组合化学是应生物学家建立起来的高通量筛选技术的需要而产生的。组合化学合成技术已经给传统的有机合成化学带来了革命性的变化,是近年来科学上取得的重要成就之一。
1.发展历史
1963年,Merrifield利用固相技术合成了多肽,作到了产物与反应试剂的有效分离,为组合化学的发展奠定了基础。
20世纪80年代中期以后,一些科学家开始将组合原理应用到化学合成领域(最初主要是肽库的合成),其中以Houghten的“茶叶袋”(teabags)法和Furka的混分(mixand split)最具代表性,混分法的出现更是标志着组合化学进入了一个崭新的
发展阶段。
近六七年来伴随着电脑的普及和自动化水平的提高,组合化学由最初的药物合成领域延伸到有机小分子及无机材料合成领域,大大加速了新药、新材料的发现速度。
2.定义
组合化学是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机械手结合一体,并在短时间内将不同构建模块用巧妙构思,根据组合原理,系统反复连接,从而产生大批的分子多样性群体,形成化合物库(compound library),然后,运用组合原理,以巧妙的手段对库成分进行筛选优化,得到可能的有目标性能的化合物结构的科学。
组合化学与传统合成有显著的不同。传统合成方法每次只合成一个化合物;组合合成用一个构建模块的n个单元与另一个构建模块的n个单元同时进行一步反应,得到n×n个化合物;若进行m步反应,则得到(n×n)m个化合物。
以组合化学为基础的策略极为简单,即化学组块的组合,可存在着多种组合排列。因此化学家不在去寻找把化合物 A 和 B 转化为 C 的条件,而是发现一系列 As 和 Bs 转化成大量 Cs 的最佳条件。
有人作过统计,一个化学家用组合化学方法在2~6周的工作量,十个化学家用传统合成方法要花费一年的时间才能完成。所以,组合化学大幅度提高了新化合物的合成和筛选效率,减少了时间和资金的消耗,成为20世纪末化学研究的一个热点。
二、组合合成法
1.定义
用数学组合法或均匀混合交替轮作方式,顺序同步地共价连接结构上相关的构建单元(building blocks)以合成含有千百个甚至数万个化合物分子库的策略。
2.特点
组合合成法的优点很明显,可以同步合成大量的样品供筛选,并可进行对多种受体的筛选。
3.分类
组合合成法包括大量归类化合物的合成和筛选,被称为库(library)。库本身就是由许多单个化合物或它们的混合物组成的矩阵。
合成库的方法通常有两类:
(1) 单个化合物的平行合成,包括多头合成法、茶叶袋法、光控合成法等,这种方法合成的化合物的数目按照反应步骤数稳定递增,可以合成出来不用系列的单一化合物;
(2) 混合物的组合合成,合成出来的是许多种化合物的混合物,化合物的数目随连接步骤数指数递增,此种方法被称为真正意义上的组合合成法。
1.药物合成与筛选
2.催化剂的合成与筛选
3.高分子试剂的合成与筛选
4.酶抑制剂的合成与筛选
5.酶催化的组合合成
举例:这下面的几篇文献就上述的几种分类的组合合成的方法都有应用举例,或可选其中之一应该就够:
《寡糖的组合合成》
《天然产物衍生物化学库的组合合成》
《微波辅助组合合成的研究进展》
四、总结和展望
组合合成法迅速发展,能够利用组合合成的反应也越来越多,如麦克尔反应、狄尔斯-阿尔德反应、狄克曼环化、羟醛缩合、有机金属加成、脲合成、维狄希反应、环化加成、噻唑啉合成、固相甾族合成等。近几年来,组合合成法已从药物制备领域向电子材料、光化学材料、
磁材料、机械和超导材料的制备发展,同时组合合成法开始向其他化学领域中渗透。组合合成法具有巨大的发展潜力,其在更多化学领域中的渗透和发展,将会把化学带入一个新的增长空间。