| Deel van eenserie artikelen over Scheikunde | ||||
|---|---|---|---|---|
 | ||||
| Instrumenten vooranalytische chemie | ||||
| Algemeen | ||||
Atoom ·Binding ·Element ·Energie ·Evenwicht ·Ion ·Reactie ·Redox ·Materie ·Verbinding | ||||
| Deelgebieden | ||||
Analytische chemie ·Anorganische chemie ·Biochemie ·Fysische chemie ·Industrie ·Organische chemie ·Theoretische chemie | ||||
| ||||
Klikchemie (Engels:click chemistry) is een methodologie uit deorganische synthese. De techniek gebruiktchemische reacties met een hoge thermodynamische drijfkracht, doorgaans geleverd door deolefinischepi-binding die een hoge intrinsieke energie-inhoud heeft. De reacties zijn modulair, krachtig, selectief en betrouwbaar zowel op laboratoriumschaal als op grote schaal in de proceschemie. Tijdens de synthese worden koolstof-heteroatoombindingen C-X gevormd (X is eenheteroatoom:N,O,P,S,F,Cl,Br ofI). Verder gaan deze klikreacties door in hogeomzettingsgraden, kunnen ze toegepast worden op een grote variëteit aan substraten, leveren ze onschadelijke nevenproducten, bezitten ze een hogeatoomefficiëntie en zijn geen schadelijkeoplosmiddelen (zoalsdichloormethaan ofdimethylformamide) nodig.
In een klein aantal stappen en uitgaande van een kleine verzameling bouwstenen kan men metcombinatorische technieken een bibliotheek van stoffen samenstellen met uiteenlopende structuren en eigenschappen, die dan gescreend worden op hun werkzaamheid.
Klikchemie wordt als alternatief voorgesteld voor de zogenaamdecarbonylchemie, diealdol-achtige reacties gebruikt waarmee nieuwekoolstof-koolstofbindingen gevormd worden. Deze reacties hebben vaak een lage thermodynamische drijfkracht en vereisen dus specifiekekatalysatoren. Het zijn bovendienevenwichtsreacties die bijkomende maatregelen vergen om een hoge omzetting te bekomen, zoals de toepassing van hetprincipe van Le Chatelier. Extra stappen zijn dikwijls nodig vanwege de noodzaak vanbescherming en ontscherming vanfunctionele groepen. Klikreacties zoals dediels-alderreactie en dehydroformylering vormen geen nevenproducten: ze zetten formeel een dubbele binding om naar twee enkelvoudige bindingen, maar het totaal aantal koolstof-koolstofbindingen verandert niet. Veel klikreacties verlopen goed in water en hebben geen beschermende groepen nodig.
De term werd in 2001 geïntroduceerd doorKarl Barry Sharpless samen met Hartmuth C. Kolb en M.G. Finn. Een belangrijke toepassing is de ontdekking van verbindingen met bruikbare eigenschappen, in het bijzonder nieuwe kandidaat-geneesmiddelen.
Sharpless en zijn medewerkers formuleerden volgende criteria waaraan een reactie moet voldoen om tot de klikchemie gerekend te worden:
Daarenboven moeten de reacties bij milde omstandigheden doorgaan, ofwel zonderoplosmiddel ofwel in een oplosmiddel dat onschadelijk is of dat gemakkelijk kan verwijderd worden. De reagentia moeten tevens vlot beschikbaar en goedkoop zijn.
Tot de chemische reacties die hiervoor in aanmerking komen behoren:
Concrete voorbeelden van klikreacties zijn: deHuisgen-1,3-dipolaire cycloadditie (met vorming van een1,2,3-triazool), dethiol-een-reactie en dethiol-yn-reactie.
Klikreacties hebben een hoge thermodynamische drijfkracht, typisch meer dan 80kJ per mol. Deze reacties gaan snel door, zijn irreversibel en meestalselectief voor een bepaald product. Het zijn geen nieuwe reacties; sommige waren al bijna honderd jaar eerder bekend maar ondertussen in de vergetelheid geraakt.
De basisblokken voor de klikchemie zijnonverzadigdekoolwaterstoffen afkomstig uit depetrochemie of uit de natuur:etheen,propeen,butenen,1,3-butadieen, BTX-aromaten (benzeen,tolueen en dexyleen-isomeren) en diverseterpenen die in de natuur voorkomen. Al deze stoffen bezitten pi-bindingen en zijn daarom ergreactief. Een dubbele koolstof-koolstofbinding, vooral in eengespannen ringsysteem (zoalsnorborneen), heeft ongeveer 100 kJ/mol meer vrije energie dan een enkelvoudigesigma-binding.
