北京時間2022年10月5日，2022年度自然科學類諾貝爾獎揭曉了最后一個獎項。美國化學家卡羅琳·R.貝爾托西（Carolyn R. Bertozzi），丹麥化學家莫滕·梅爾達爾（Morten Meldal）以及美國化學家K.巴里·沙普利斯（K. Barry Sharpless）榮獲本年度諾貝爾化學獎。他們的獲獎理由是表彰他們“對點擊化學和生物正交化學的發展”的貢獻。

值得一提的是，沙普利斯已經于2001年因“手性催化反應”獲得過諾貝爾化學獎，他也成了第五位兩獲諾獎的科學家。貝爾托西則是一位女性化學家。

很多人都表示，讓沙普利斯和梅爾達爾獲獎的點擊化學光聽名字完全摸不著頭腦。那么，點擊化學到底是一種怎樣的化學？其實它的中文譯名略有歧義，讓人沒法見文知意。今天，我們就來用通俗的語言講解一下點擊化學的基礎知識。

一、“點擊化學”發展的背景

分子的功能和其結構密切相關，很多時候，化學就是一種設計和構建分子的學科。對一般人來說，我們更為看重的是分子的“功能”，因此，通過開發出新的分子結構從而創造新的功能性分子也是化學研究的目標。我們身邊的調味品、染料、塑料以及新藥等，從本質上來說都是各種功能性分子。

 分子結構的多樣性是無限的，例如，即使是僅由H、C、N、O、P、S、F、Cl和Br組成的不超過30個原子大小的分子，也可以有10的63次方種可能的分子結構。這個數字大約是構成太陽的原子總數的100萬倍。在數量如此龐大的候選分子中，自然有許多分子具有人類所需的功能，極端地講，這些分子幾乎能夠為人類的任何要求提供解決方案。然而，人類面臨的問題是“如何找到答案”。

當化學家試圖創造一個具有新功能的分子時，最大的困難其實是人類構建新分子的工具有限。也就是說，化學家并不能隨心所欲地設計自己想要的分子，而只能依賴現有的反應去制造有限種類的分子。這就好比我們想要組裝一部汽車，如果手頭的螺栓和螺母是專門為某輛汽車而設計的特殊零件，那么我們就很難用它們造出與這輛車完全不同的一架飛機。也正是因為螺栓和螺母決定了部件之間的連接方式，產品的最終形狀也就固定了下來。換成化學的語言就是，分子連接的方式，決定了最終產物的分子結構。

在150多年的歷史中，現代化學已經發展出了許多優秀的技術來制造分子，或者將小分子的各個部分結合在一起形成更大的分子。然而，這些反應的條件大多十分苛刻，需要科學家用很高的技巧才能完成。比如科學家需要在嚴格的條件下小心地處理易燃易爆的高活性試劑，十分危險。同時，副反應往往極大地影響產率，很多時候，人類真正想要獲得的分子僅僅只有百分之幾的產率，效率極低，這讓隨后的分離和提純也十分困難。

為了克服這些缺點，夏普萊斯等人在2001年開發了一個優秀的反應，他們將其命名為“點擊化學”。這一反應執行起來非常簡單，能夠很容易地將不同類型的分子連接在一起，以很高的效率得到所需的產品，沒有或只有極少量的副產品。且此反應在各種條件下都能有效進行，包括在水中也可以正常地發生反應。

“點擊”一詞的中文翻譯其實略微偏離原意，本來“click”一詞具有的一個義項是指兩個部件連接時發出“咔嗒”聲?！包c擊化學”的先驅者們，認為自己開發的方法可以輕松地將兩個分子連接在一起，就像安全帶的扣子扣上時發出“咔嗒”一聲。由于“click”更為常見的義項是“點擊”，而點擊也暗含有便利、輕松之義，因此“點擊化學”就作為公認的譯名流行開來。

 實際中的“點擊化學”，構成“卡扣”的兩個分子只要在彼此可觸及的范圍內就會相互連接，無論它們的另外一端連接在什么部位。此外，“卡扣”的兩端只與它們的伙伴彼此相連，不會隨意與分子的其他部分相連?！包c擊化學”的概念以及成功實例誕生后，化學家們開始相信，就算不用“矯情”的傳統合成方法，也能夠用簡單的方法輕松合成復雜的分子。于是相關研究的熱潮迅速風靡全球，夏普萊斯教授的第一篇點擊化學論文，20年間已有近萬次引用，足見該學科的影響力之大。

一般來說，符合“點擊化學”要求的反應具有下面的特征。第一，具有很高的產率。第二，作為起始原料的小分子結構簡單。第三，幾乎不發生副反應。第四，實驗操作簡便，無需層析一類精制流程。第五，能夠在水中進行反應。

“點擊化學”反應實例：在催化劑（Cu離子）存在的條件下，疊氮化物和炔烴可以合成三唑（經典的抗真菌藥物）。

實際上，滿足上述要求的反應在夏普萊斯提出“點擊化學”之前就已經有個別實例，但夏普萊斯和梅爾達爾等人開發出了若干實用、易用、好用的“點擊化學”反應，他們的貢獻讓“點擊化學”成了真正的熱門學科。

不過，必須指出的是，目前符合“點擊化學”要求的反應種類仍然有限。我們可以說人類開發了新的工具，但不能說這種工具已經被我們用到了極限。隨著夏普萊斯等人獲得諾獎，相信在未來會有更多的“點擊化學”成果誕生。

二、“點擊化學”概述

“點擊化學”的概念最早來源于對天然產物和生物合成途徑的觀察。僅僅憑借二十余種氨基酸和十余種初級代謝產物，自然界能夠通過拼接上千萬個這一類型的單元（氨基酸、單糖），來合成非常復雜的生物分子（蛋白質和多糖）。這一過程具有明顯的傾向性，即“樂于”借助形成碳-雜原子鍵，來完成這一復雜的拼接。這一思想對于藥物開發和合成具有很重要的意義。  

 “點擊化學”（Click chemistry），又譯為“鏈接化學”、“速配接合組合式化學”，是由化學家巴里·夏普萊斯（K B Sharpless）在2001年引入的一個合成概念，主旨是通過小單元的拼接，來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成。它尤其強調開辟以碳-雜原子鍵（C-X-C）合成為基礎的組合化學新方法，并借助這些反應（“點擊反應”）來簡單高效地獲得分子多樣性。“點擊化學”的代表反應為銅催化的疊氮-炔基Husigen環加成反應?！包c擊化學”的概念對化學合成領域有很大的貢獻，在藥物開發和生物醫用材料等的諸多領域中，它已經成為最為有用和吸引人的合成理念之一。

三、“點擊化學”的特征

夏普萊斯教授賦予點擊化學如下特征：

1、反應應用“組合”的概念，應用范圍廣；

2、產率高；

3、副產物無害；

4、反應有很強的立體選擇性；

5、反應條件簡單；

6、原料和反應試劑易得；

7、合成反應快速；

8、不使用溶劑或在良性溶劑中進行，最好是水；

9、產物易通過結晶和蒸餾分離，無需層析柱分離；

10、產物對氧氣和水不敏感；

11、反應需要高的熱力學驅動力（>84kJ/mol）；

12、符合原子經濟。

四、“點擊化學”原理

“點擊化學”是以碳-雜原子鍵（C-X-C）連接為基礎發生快速、高效地合成有用新分子的化學合成方法。“生物正交”是利用點擊化學的原理在生物體內發生不干擾自身生化反應的化學反應。

“點擊化學”的概念是由美國著名化學家Sharpless等于2001年首次提出，是指一類簡便高效的化學反應。在溫和的反應條件下，反應物發生化學反應類似搭扣一般直接和精準，如同“點擊”一樣迅速發生和完成。

“點擊化學”是化學合成領域發展出的一種新技術，其所具有的高效和高控制性，在化學合成領域掀起了一場風暴，成為目前國際醫藥領域引人注目的發展方向，被業界認為是未來加快新藥研發有效的技術之一?！包c擊化學"的基本思想就是利用碳-雜原子成鍵反應快速實現分子多樣性，一般由疊氮化物（azide）和炔烴（alkyne）作用形共價鍵，具有高效、穩定、高特異性等優點。“點擊化學反應”不受pH影響，能在常溫條件下的水中進行，甚至能在活細胞中進行。   

“點擊化學”概念的提出順應了化學合成對分子多樣性上的要求。從20世紀末開始，新藥線的需求和高通量篩選方法的出現，使大量新型分子的合成成為化學合成的迫切任務，建立分子庫、發展分子多樣性成了重要的課題。20世紀90年代的新興技術——組合化學是這方面的一項重要技術，在多肽分子庫的建立上尤其成功，但在結構類型大改變的多樣性上還有很大的局限性，因此需要有更多的方式和途徑來發展分子多樣性?！包c擊化學”的基本思想就是利用碳-雜原子成鍵反應快速實現分子多樣性。  

“點擊化學”通過一系列可靠的化學反應成功構建新的藥效團。所謂可靠的化學反應意指這些反應能夠產生高立體選擇性的產物，且其副產物無害而對氧氣和水不敏感，這意味著產物具有相當高的穩定性?！包c擊化學”主要用于研發和制造可用于醫學診斷和新藥開發的新型生化標記物，被認為是一項非常理想的技術，已經被應用于藥物開發。

“點擊化學”已經在藥物發現領域發揮重要作用，“點擊化學”還允許對細胞靶蛋白進行特異性標記，并且可以使用“點擊化學”將細胞粘附在一起，還能夠實現高效和有效的分子成像和藥物遞送，用于診斷和治療。

目前，“點擊反應”主要有4 種類型：環加成反應、親核開環反應、非醇醛的羰基化學以及碳碳多鍵的加成反應。文獻報道廣泛應用的“點擊反應”是通過Cu（I）催化，炔基與疊氮基發生環加成反應，生成區域選擇性的1,4-二取代-1,2,3-三氮唑。這些反應不但易于操作，而且反應具有較高的專一性，極少甚至沒有副產物的產生，能高產率地生成目標產物?！包c擊反應”在許多條件下都能良好地進行（對水和氧氣一般都不敏感），并且不會受相連的其他功能團的影響。自發現以來，“點擊化學”得到了快速發展，在醫藥學、生命科學和材料科學等眾多領域得到了廣泛的運用，具有廣闊的應用前景。

點擊反應是放熱反應，反應物一般具有高能量，反應具有區域選擇性，最后得到穩定的產物。

疊氮-炔環加成反應是“點擊化學”中最為高效、典型以及最具有實用價值的反應之一。該反應能高效進行，一方面是因為作為反應物的疊氮化物和炔烴底物的化學勢能都很高，環加成反應生成穩定三氮唑時能護出大于I88kJ/mol的熱量，滿足反應需要具有高能量的條件；另一方面則是因為疊氮化物和炔烴在反應條件下難以與生物分子發生反應，并且對大部分其他反應試劑和溶劑均表現出惰性。此外，炔基和疊氮基團分子量小，極性弱，對相連結構的化學性質影響小，滿足在生物和材料等許多應 用方面所需的選擇性。

傳統非催化的疊氮﹣炔環加成反應（Huisgen環化加成反應）存在高溫耗時等缺點，2002年，丹麥的Meldal等與美國的 Sharpless等分別獨立發現了在溫和條件下可以快速進行的銅催化的疊氮﹣炔環加成反應（ Copper（I）-catalyzed Azide Alkyne Cycloaddition，CuAAC）。這一經典的“點擊反應”并未使用環狀炔烴，而是采用了端基炔烴。事實上，在沒有銅離子催化的反應條件下，這一反應也能在90～100℃的條件下發生。對高溫不敏感的應用場景，熱促進的疊氮﹣炔環加成反應也能高效進行，但對很多需要室溫或生理溫度下進行的場景并不適用。

銅催化的疊氮﹣炔環加成反應能夠在生理條件下高效快速進行，但存在著銅元素殘留的問題。而銅的細胞毒性，尤其是其對神經系統的影響，限制了該反應在生物化學等領域的發展。因此，發展無銅催化的疊氮﹣炔環加成反應將會促使疊氮﹣炔環加成反應得到更為廣泛的應用。

隨著學者們的不斷探索，高反應活性的環狀炔烴被用于無銅催化的疊氮﹣炔環加成反應。美國著名女性有機化學家、分子細胞生物學家Bertozzi等在2004年報道了無銅催化的環張力促進的疊氮﹣炔環加成（Strain－Promoted Azide－Alkyne Cycloaddition, SPAAC）反應。該類生物正交反應利用了環狀炔烴本身的高環張力，無需銅催化劑的參與即可發生具有化學區域選擇性的“點擊反應”，是新型高效的疊氮﹣炔環加成反應。

應變促進在SPAAC反應中，疊氮化物對SPAAC反應活性的影響在于與疊氮相連的部分是否存在共軛（例如疊氮苯）以及位阻效應，研究已經較為透徹，相對容易控制。而作為SPAAC反應驅動力來源的環狀炔烴的合理設計則是該反應成功的關鍵，也是發展高效 SPAAC反應的核心。

五、“點擊化學”的發展及在生物醫藥領域的應用

以下是“點擊化學”發展過程的總結以及基于“點擊化學”的藥物發現、核酸功能化、細胞標記、藥物遞送在疾病診斷和靶向治療中的應用、在細胞復合物形成中的應用、ADC合成和PROTAC合成等應用方向的介紹。

（一）“點擊化學”的發展

“點擊化學”（CC）的概念首先由Sharpless提出，是通過以碳-雜原子鍵（C-X-C）連接為基礎發生快速、高效地合成有用新分子的化學合成方法，已被廣泛用于藥物發現、新型藥物遞送系統、聚合物化學和材料科學。

CuAAC反應（銅催化炔烴疊氮化物“點擊化學”）可以被認為是一種理想的“點擊反應”，但Cu（I） 的毒性限制了這種特殊反應在體內應用中的使用。

Bertozzi及其同事通過仔細設計和修飾炔烴基團，開發了一種無金屬變體——應變促進的疊氮化物炔烴環加成（SPAAC），這種反應已被用在體外和體內的細胞表面上標記糖蛋白，而且沒有明顯的細胞毒性。由此也引出了“生物正交反應”，即利用“點擊化學”的原理在生物體內發生不干擾自身生化反應的化學反應。

環辛炔（OCT）與疊氮化物在生理條件下在沒有銅催化的情況下發生反應，使用OCT進行 SPAAC反應的缺點是需要較長的反應時間。修飾的OCT的無銅“點擊化學反應”更快、毒性更低，并被廣泛認為是一種有用的細胞工程方法。

Blackman等人成功開發了s-四嗪和反式-環辛烯（TCO）衍生物的環加成反應之間的逆電子需求Diels-Alder（iEDDA）反應，產生了比SPAAC反應更快的無銅“點擊化學反應”。研究人員開發了iEDDA反應的“生物正交化學”報告分子，包括降冰片烯、環丙烯、N-?；s環丁烷或乙烯基硼酸，它們在生理條件下與四嗪（Tz）反應條件，并已證明它們可用于用熒光團和功能分子標記細胞。

（二）基于“點擊化學”的藥物發現

1、高通量篩選（HTS）

CC與高通量酶測定技術相結合，例如微陣列，改變了藥物發現中的先導發現和先導優化。由于“點擊反應”的效率和水相容性，組裝的產物可以直接篩選抑制作用，無需任何純化。由CC合成的小分子文庫已成功用于生成獨特的抑制劑和重要酶的活性指導指紋圖譜，這可能導致新的酶亞類的鑒定和表征。

2、基于片段的藥物發現 （FBDD）

由于其高度模塊化和高效的反應性質，CC也是開發基于片段的抑制劑的最實用方法之一。在CC的幫助下，可以設計密切相關但片段化前藥的藥物組合物，以與分子靶標（例如蛋白質或基因）特異性相互作用，從而實現個性化治療。

3、FBDD 中的動態模板輔助策略

CC的高度模塊化和高效反應特性使合成化學家能夠通過基于片段的酶抑制劑構建不同類別的化合物庫。

（三）基于“點擊化學”的核酸功能化

1、DNA納米催化劑的設計

單鏈DNA由三個結構域組成。一部分是富含胸腺嘧啶的序列，可作為模板形成銅納米粒子（CuNPs）。第二部分是可以靶向癌細胞的適體，如腺癌細胞表面獨特且豐富地表達的粘蛋白1 （MUC1）。第三部分是一個15堿基的鏈，連接不同長度的富含胸腺嘧啶的區域和不同類型的適體。DNA鏈不僅作為納米載體的構建塊和CuNPs的模板，而且對靶細胞進行特異性識別，由此產生的納米催化劑在體外表現出良好的生物相容性、優異的催化轉化效率和類型特異性細胞識別。核酸的可編程性通過簡單地使用不同的適體，意味著可以實現靈活的靶向，表明這是一種有前景的癌癥個性化治療方法。

2、疊氮化物炔烴環加成

疊氮化物炔烴環加成提供的模塊化可以作為一種用于生物學和納米技術應用的核酸組裝方法。在體外和細胞中構成了化學合成基因組DNA片段的策略，特別是那些含有修飾和表觀遺傳堿基的基因組DNA。用這種方法組裝的基因在原核和真核系統中都起作用。

3、寡核苷酸的點擊連接

寡核苷酸的點擊連接是產生反義寡核苷酸的有效工具。在這種情況下，三唑的存在增加了寡核苷酸對核酸酶降解的穩定性并減少了寡核苷酸的陰離子電荷，可能有助于細胞攝取。

ASO的化學合成和點擊連接已被用于引入堿基修飾和核苷衍生物（即鎖定核酸，G-clamp），可增強靶標結合和錯配敏感性。

4、“點擊化學”在CRISPR-Cas基因編輯的高度局部和生物學重要領域中的應用

“點擊化學”以快速和高通量地生成sgRNA文庫。Smith及其同事通過使用CuAAC化學將5'-hexyne tracrRNA （65-mer）與3'-疊氮化物crRNA成分（34-mer）結合來制備雙分子指導RNA系統。布朗和他的同事也用不同長度的三唑鍵修改了相同的環，通過SPAAC或CuAAC反應將37-mer crRNA和66-mer tracrRNA綴合形成sgRNA構建體。

（四）基于“點擊化學”的細胞標記

由于糖、氨基酸或脂質等生物成分在活細胞中被使用和代謝，因此使用帶有化學標簽的生物分子可以將化學標簽引入活細胞中的蛋白質、聚糖和脂質。使用糖類似物的代謝糖工程對于將SPAAC和iEDDA化學底物引入活細胞特別有用。例如，具有化學標簽的單糖和代謝糖工程中的N-疊氮乙酰甘露糖胺 （Ac4ManNAz）被廣泛用于細胞表面的工程改造。代謝糖工程和無銅“點擊化學”的結合允許用各種分子穩定標記細胞，而不會影響細胞的特性。

（五）基于“點擊化學”的藥物遞送在疾病診斷和靶向治療中的應用1、疊氮基的腫瘤特異性標記

使用“生物正交化學”受體和SPAAC反應進行了成功的腫瘤靶向藥物遞送，DBCO修飾的藥物可以通過SPAAC反應靶向表達疊氮化物的腫瘤細胞。使用癌癥過表達酶可切割Ac3ManNAz類似物和SPAAC反應的癌細胞特異性疊氮化物標記方法可用于癌細胞特異性成像的藥物遞送。

2、通過“點擊化學”進行腫瘤靶向遞送用于癌癥治療

用BCN和DBCO等“點擊化學”化學物質修飾納米顆?？商岣呒{米顆粒與疊氮化物標記的癌細胞之間的親和力。

3、iEDDA反應在腫瘤特異性遞送中的應用

iEDDA反應已被研究應用于癌癥診斷，在早期時間點獲得了較高的腫瘤與背景對比度，基于 iEDDA反應的預靶向方法減少了對非靶組織的輻射劑量。

（六）“點擊化學”在細胞復合物形成中的應用

關于CAR-T細胞療法和巨噬細胞對腫瘤微環境影響的研究表明，細胞間相互作用正在成為一些最有希望的治療策略。生物正交小分子可以為人工細胞粘附提供更穩定、穩健、多價和經濟的化學鍵的替代方法。

iEDD反應可用于在短時間內成功地進行穩定的細胞-細胞粘附。研究人員將多種細胞首先使用Ac4ManNAz代謝糖工程用疊氮基組進行標記。隨后，通過Tz-DBCO或TCO-DBCO處理將Tz和TCO摻入疊氮基修飾的唾液酸中。在微流體環境中將TCO修飾的Jurkat T細胞添加到TCO修飾的A549細胞層后，確認A549和Jurkat T細胞之間的人工粘附在10分鐘內完成。

（七）基于“點擊化學”的ADC合成

Cu（I）催化的炔烴-疊氮化物環加成（CuAAC）在抗體藥物偶聯物（ADC）的合成中具有巨大的潛力。目前研究人員已經設計了高效且具有成本效益的基于CuAAC的ADC共軛方法，并證明可以快速合成ADC，并由此發展出GlycoConnect偶聯技術，它能夠利用天然糖基化位點實現定點偶聯，可將單克隆抗體在短短幾天內轉化為穩定的conjugated ADC。該技術基于兩個過程：首先是酶重塑（修飾和用疊氮標記），然后是基于無銅“點擊化學”的有效載荷的連接。Synaffix公司已憑借包括GlycoConnect在內的下一代 ADC技術平臺與多家企業展開合作。

（八）基于“點擊化學”的PROTAC合成

利用“點擊化學”平臺使用cereblon和VHL連接酶配體制備PROTAC文庫，用溴結構域和末端外結構域4（BRD4）配體JQ-1和靶向cereblon（CRBN）和Von Hippel-Lindau（VHL）蛋白的連接酶結合劑，這些分子在連接酶/PROTAC/BRD4蛋白之間形成三元復合物的能力以及它們在兩種肺癌細胞系中靶向降解BRD4蛋白的活性。

（九）熒光成像

“點擊化學”最有趣的功能之一是細胞內靶蛋白（TOI）的熒光成像。在iEDDA反應中，活細胞中固有的TOI蛋白可以通過TCO 配體結合物和含Tz的熒光團 （FLTz）處理而可視化。如將臨床藥物AZD2281與TCO結合，開發了一種生物探針，用于研究PARP1蛋白 （已知的DNA修復的重要細胞蛋白）。將TCO偶聯到抗癌劑紫杉醇上，并成功地用紫杉醇-TCO/Tz-BODIPY FL組合可視化了細胞內的微管蛋白。之后多配體-TCO 偶聯物例如 BI2536、Foretinib、Dasatinib 和 Ibrutinib 等也被用來開發靶向各種TOI蛋白，例如polo樣激酶1（PLK1）、MET、BTK蛋白等。

（十）靶向藥物遞送

“點擊化學”已經成為生物體研究中藥物靶向遞送的一個強大的化學工具?！包c擊化學”的快速二階反應速率常數，簡單性和正交性可用于聚合物合成或在藥物載體開發過程中生物配體的位置修飾。例如在 Lee 等人的研究中，第二次將含有光敏劑和 BCN的納米粒子靜脈注射，與裸納米粒子或未首次注射 Ac4ManNAz 載藥納米粒子相比，SPAAC在體內可有效地將其輸送至腫瘤組織。

（十一）診斷分析

“點擊化學”還可用于開發分子工具，以了解組織發育、疾病診斷和治療監測。許多癌癥釋放膜結合的小微泡（MVs）進入周圍循環，對MVs的分析如膠質母細胞瘤（GBMs），是一種有前景的疾病診斷方法。例如Lee等報道了一種結合iEDDA型“點擊化學”和小型微核磁共振（μNMR）的微流體系統，用于分析GBM患者血液中的MVs。

（十二）總結

“點擊化學”和非銅“生物正交反應”在生物醫學研究領域取得了重要進展，包括SPAAC和 iEDDA反應。在體外研究中，“點擊化學”可以對細胞靶蛋白進行特異性標記，并研究活細胞中藥物靶點與藥物替代物的相互作用。此外，細胞膜脂類和蛋白質可以在體外選擇性標記，細胞可以通過“點擊化學”連接在一起。在體內研究中，“點擊化學”使診斷和治療的分子成像和藥物傳遞變得高效和有效，用于診斷和治療?！包c擊化學”還可用于開發分子工具，如DNA納米催化劑、化學合成基因組DNA、輔助CRISPR-Cas基因編輯、ADC和PROTAC合成等?？傮w而言，“點擊化學”已成為生物醫學領域和有機化學中的一種有價值的工具。

六、展望

SPAAC反應自2004年被發現以來，學者便不斷地對其展開研究，如今，SPAAC已經是點擊化學里最具有代表性和實用性的生物正交反應之一，已被廣泛應用于生物醫藥和材料科學等多個領城。 SPAAC作為無銅催化的疊氮炔環加成反應，是CuAAC反應的緑色版，隨著越來越多常規條件下穩定存在的高活性環狀炔被合成，SPAAC反應將會在 更多的領域得到更廣泛的應用，尤其是需要考慮銅累積造成不良影響的應用場景。

盡管SPAAC反應不需要光、熱、超聲和催化劑等額外的刺激，具有高效、快速、高選擇性和生物正交等諸多優點，近些年也取得了很大的發展，但仍然存 在很多挑戰：一是穩定的環狀炔烴除了要求高反應活性，還需要引人羧酸或者NHS酯等易于后續修飾的官能團，以便于引入到連接部分中。如果這一步驟的效率不夠，會造成原料的浪費。針對不同連接部分且考慮連接鍵的穩定性，安裝不同官能團在環狀炔烴上仍需不斷優化；二是環狀炔烴部分的親油疏水性導致溶解性和干擾細胞膜等問題，引入甲氧 基等官能團能得到一定的緩解，這同時也會導致環狀炔烴部分的結構變得復雜；三是高活性環狀炔烴的制備一直是一個難題，這也導致了適合SPAAC的環狀炔烴價格一直居高不下，這也是 SPAAC相對于CuAAC的一個明顯劣勢。改進環狀炔烴的大規模 制備方法將會是決定SPAAC應用廣度的一個重要 因素；四是制備疊氮的安全性問題也一直是 SPAAC和CuAAC面臨的問題，目前發展與高活性環狀炔烴反應的其他底物也在研究之中，有望在某些應用場景中代替有機疊氮化合物。相信對基于SPAAC反 應的深入研究而合理設計合成高活性的穩定環狀炔烴，并克服其大量制備問題，將極大拓展 SPAAC的應用范圍，使得“點擊化學”能夠更廣泛地應用。

 

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