Kimya Nobel Ödülü: "Klik"

İçerik Yazarı: Tuğba Gül Savak

Editör: Fatma Melike Şahin

Tasarım: Ece Kara

Barry Sharpless ve arkadaşları klik kimyası fikri ile karşımıza çıkıyor. Örneğin, bir kalemin kapağını kapattığımızda, bir lambanın düğmesine basıp açıp kapattığımızda parçaların birbirine uyumlu bir şekilde birleşerek “klik” sesini çıkarması yeni bir ürün elde edildiğinin göstergesidir.

Sharpless’a göre klik kimyası tepkimesinin gerçekleşmesi için değiştirilebilmesi kolay bileşenler olmalı, farklı çok sayıda substratlarla çalışabilmeli, ayrıca tek bir ürünle yüksek verim sağlanmalı, basit koşullar gerektirmeli ve kolay erişilebilir başlangıç maddeleriyle yapılabilmelidir. Su ve oksijen toleransı da biyolojik uygulamalar için kritik bir özeliktir.

“bakır(I)-katalizörlüğünde azit-alkin siklokatılma (CuAAC)” klik kimyasına örnek olarak verilebilecek en önemli tepkimelerdendir. Bu tepkime bir azit ve bir alkinin, bakır katalizör varlığında, hızlı ve verimli bir şekilde birleşerek triazol halkası oluşturmasını sağlar.

Öncelikle Morten Meldal organik asitler ve alkinler arasında siklokatılma tepkimesinin bakır tuzları tarafından katalizlenebildiğini gösterdi. Sonrasında Barry Sharpless ve arkadaşları bakır katalizlemesi sonucu organik azitler ve alkinler arasında gerçekleşen tepkimenin yüksek verimli 1,4-izomeri diye adlandırılan triazol ürününü oluşturduğunu gösterdi. Daha sonrasında CuAAC tepkimesi olarak tanındı.

Bu reaksiyon, özellikle biyokonjugasyon ve ilaç geliştirme alanlarında çok kullanışlıdır çünkü genellikle yan ürünler oluşturmaz ve çeşitli fonksiyonel gruplarla uyumludur.

Carolyn Bertozzi glikobilim alanında çalışmalar yaparak karbonhidratların görevlerinden olan hücre iletişimi ve hücre tanınmasındaki “Bertozzi bağlama tepkimesini” geliştirdi. Biyoortogonal terimi ile burada tanışıyoruz. Biyolojik süreçlere müdahale etmeden çalışan, biyomoleküllerle etkileşmeyen özel kimyasal tepkimelerdir.

Bu tepkime başarılı olmasına rağmen yavaş gerçekleştiğinden bazı olayların görüntülenmesinde sorun yaşanıyordu. Bu sebeple CuAAC tepkimesi Bertozzi çalışmaları için ideal bir adaydı. Ancak, bakır iyonlarının toksik olması biyolojik sistemlerde sınırlamalar yaratmıştır. 

Bertozzi bu durum için sekiz karbonlu bir sikloalkin geliştirmiştir. Alkinler doğal yapısından dolayı doğrusal geometriyi tercih etmesi, halkalı yapıda zor bulunur bir özelliktir. Sikloalkin bu zorluğu aşarak “halka gerginliği” prensibinden yararlanır. Bertozzi, oda sıcaklığında organik bir azitle bakır katalizine ihtiyaç duymadan reaksiyona girebildiğini gösterdi ve canlı organizmaların detaylı incelenmesinde yeni bir çağ açıp ve biyoortogonal kimyanın temelini attı.