• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKlikkemi06. 06. 2023 | Heidi Thode

(Klikkemi)2 – fremstilling af ikke-naturlige oligosaccharider

Artikler fra Dansk KemiKlikkemi06. 06. 2023 By Heidi Thode

Klikkemi er skræddersyet til at fusionere modulære molekylfragmenter. Hertil fokuseres der normalt på at anvende én bestemt klikreaktion, men kombineres i stedet to forskellige klikreaktioner bliver det muligt at reagere videre uden mellemliggende oprensning og derved tilgå et større rum af molekyler.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2023 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Henrik Helligsø Jensen, Institut for Kemi, Aarhus Universitet

Det skulle jo ske – og det gjorde det heldigvis også. Morten Meldal fik velfortjent Nobelprisen i 2022 på baggrund af opdagelsen af nok en af de mest anvendelige organisk kemiske reaktioner til sammenkobling af to molekylære fragmenter. Stort tillykke til Morten, til Christian for at være med til at opdage reaktionen og til kemifaget i Danmark for den fornemmeste pris.
Den omtalte reaktion finder sted mellem en endestillet alkyn-funktionalitet og en azid-gruppe ved behandling med en kobber(I)-katalysator under dannelse af en såkaldt 1,2,3-triazol (skema 1A) [1-2]. Den refereres ofte til som CuAAC (kobberkatalyseret azid-alkyn cycloaddition). Transformationen fandt hurtigt mange anvendelser og vi har endnu langt fra set alt til anvendelserne af denne kobling. Den er blevet synonym med et koncept introduceret kort forinden af K.B. Sharpless, der kaldte sådanne robuste og effektive reaktioner, som kan foregå under milde betingelser (eksempelvis vand ved stuetemperatur) for klikreaktioner [3].
Ifølge den oprindelige definition er Mortens og Christians reaktion vel nok prototypen på en klikreaktion, men der findes andre af slagsen. Et eksempel herpå er thiol-en-reaktionen, der, som navnet antyder, finder sted mellem en svovlbaseret alkohol (en thiol) og en alken (skema 1B) [4]. Denne reaktion foregår gennem en radikalproces, hvor en uparret elektron på svovl-atomet først dannes med en substøkiometrisk mængde af en initiator. Senere reagerer svovl-radikalet med en alken og danner herved et koblet sulfidprodukt.
Det har ikke været kutyme at bruge mere end én klikreaktion til at løse den kemiske udfordring, man har haft, hvilket sætter en begrænsning på, hvor mange strukturer man kan fremstille. Kombinerer man derimod to klikreaktioner, og antages disse at være orthogonale, og dermed ikke påvirke hinanden, ville man kunne udspænde et todimensionalt rum af mulige produkter frem for det et-dimensionale rum kun én reaktion udspænder.

Klikkemi til fremstilling af ikke-naturlige oligosaccharider
Igennem en årrække har vi været fascinerede af kulhydraters rolle i biologien. Denne eksemplificeres måske bedst ved den genkendelsesproces, der finder sted mellem en ægcelle og en sædcelle, før en befrugtning kan ske. Her skal et protein på den ene celle genkende et kulhydrat (et oligosaccharid) på den anden celle [5]. Naturen rummer mange eksempler på lignende genkendelser mellem protein og oligosaccharid og kan således bruges til at påvirke biologiske processer.
Selvom de gængse metoder til fremstilling af de naturlige oligosaccharider ligger vores hjerte nært som specialister, er kemisk syntese af disse ofte meget krævende og måske unødigt komplicerede i forhold til at opnå et biologisk respons. Vi ville undersøge, om der fandtes en lettere vej til proteingenkendelse ved at bygge ikke-naturlige efterligninger af oligosaccharider [6]. Med baggrund i de to klikreaktioner designede vi en række byggesten ud fra naturens mest anvendte monosaccharider, således at disse kunne indgå i en reaktionssekvens, hvor azid reagerer med alkyn og thiol reagerer med alken. Positionen og orienteringen af de reaktive grupper blev valgt til at stemme overens med dem, der anvendes mest ofte i naturen [7].
Byggestenene blev inddelt i fire grupper: Elementer fra Gruppe A bruges som den første enhed og bærer kun én reaktiv gruppe (azid eller thiol). Elementer fra Gruppe B og Gruppe C bærer to reaktive grupper. Disse er enten alken/azid-parret eller alkyn/thiol-parret og bruges til forlængelse af kæden. Elementer fra Gruppe D er afsluttende enheder, der ligesom Gruppe A-elementerne kun bærer én reaktiv gruppe (alken eller alkyn) (figur 1).
Gennem en succesfuld række af eksperimenter lykkedes det at vise: 1) at den sekventielle strategi virkede, og 2) at det var muligt at udføre klikreaktionerne i vilkårlig rækkefølge (skema 2). Her blev forskellige A-elementer reageret i den første reaktion med eksempelvis et B-element i en thiol-en-kobling, hvorefter reaktionssekvensen kunne fortsættes ved et C-element og udføre en CuAAC-kobling og til sidst et D-element og lave den sidste thiol-en-kobling. Resultatet i det nævnte eksempel var et tetrasaccharid, hvor monosaccharid-enhederne var bundet sammen med kemiske bindinger, der ikke findes naturligt i oligosaccharider (figur 2).

Binding til protein og biologisk betydning
Reaktionerne blev udført i en blanding af alkohol og vand med 1:1 støkiometri mellem reaktionens koblingspartnere, da de blev vurderet til at være lige dyrebare. De mange alkohol-grupper på monosaccharid-enhederne var esterificerede med estre af eddikesyre for at gøre den endelige kromatografiske oprensning lettere, men det viste sig også muligt at udføre en tilsvarende reaktionssekvens helt uden beskyttelsesgrupper i tilstedeværelse af frie alkoholer.
De estergrupper, der var installeret til at gøre oprensningen af reaktionsproduktet lettere, blev slutteligt fjernet og de frie, ikke-naturlige tri- og tetrasaccharider blev undersøgt for deres evne til at binde til proteiner.
En af de proteiner, der blev undersøgt, var galactin-3. Dette er et humant kulhydratbindende protein og et potentielt terapeutisk målmolekyle, der er impliceret i en lang række af vigtige biologiske processer. Data har vist, at tilstedeværelsen af galactin-3 kan hjælpe til kræftcellers overlevelse, men også at stoffer der binder kraftigt til galactin-3, kan øge virkningen af en kræftbehandling [8].
I studiet fandt vi en nogen grad af binding mellem de fremstillede ikke-naturlige oligosaccharider og galactin-3. Bindingsstyrken steg med øgede antal saccharid-enheder (figur 3).
Hurtigt efter Morten og Christians banebrydende opdagelse af den kobber-katalyserede azid-alkyn cycloaddition til dannelse af triazoler blev den anvendt i en række vigtige sammenhænge. Klikreaktionerne og den bio-orthogonale kemi, som er temaet for Nobelprisen i kemi (2022) (Meldal, Sharpless og Bertozzi) har udgjort grundlaget for utallige videnskabelige opdagelser over de sidste 20 år. Som vist i denne artikel kan reaktionerne bruges til sammenkobling af to små molekyler, men de kan også bruges til at koble små molekyler sammen med store molekyler (eksempelvis proteiner) og sågar til at koble store molekyler sammen med andre store molekyler. Brugen og anvendelserne af klikreaktioner har givetvis endnu ikke kulmineret.

E-mail:
Henrik Helligsø Jensen: hhj@chem.au.dk

Referencer
1. C.W. Tornøe, C. Christensen, M. Meldal, “Peptidotriazoles on Solid Phase:  [1,2,3]-Triazoles by Regiospecific Copper(I)-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloadditions of Terminal Alkynes to Azides” J. Org. Chem. 2002, 67, 3057-3064.
2. M. Meldal, C.W. Tornøe, “Cu-Catalyzed Azide−Alkyne Cycloaddition”, Chem. Rev. 2008, 108, 2952-3015.
3. H.C. Kolb, M.G. Finn, K.B. Sharpless “Click Chemistry : Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions” Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2004-2021.
4. C.E. Hoyle, C.N. Bowman, “Thiol–Ene Click Chemistry” Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1540-1573.
5. S. Benoff “Carbohydrates and fertilization: an overview”, Hum. Reprod. 1997, 3, 599-637.
6. A. Brinkø, C. Risinger, A. Lambert, O. Blixt, C. Grandjean, H.H. Jensen ”Combining Click Reactions for the One-Pot Synthesis of Modular Biomolecule Mimetics”, Org. Lett. 2019, 21, 7544-7548.
7. D.B. Werz, R. Ranzinger, S. Herget, A. Adibekian, C.-W. von der Lieth, P.H. Seeberger, “Exploring the Structural Diversity of Mammalian Carbohydrates (“Glycospace”) by Statistical Databank Analysis” ACS Chem. Biol. 2007, 2, 685-691.
8. N. Martínez-Bosch, A. Rodriguez-Vida, N. Juanpere, J. Lloreta, A. Rovira, J. Albanell, J. Bellmunt, P. Navarro “Galectins in prostate and bladder cancer: tumorigenic roles and clinical opportunities” Nat. Rev. Urol. 2019, 16, 433-445.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Klikkemi

Seneste nyt fra redaktionen

Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemiTop23. 06. 2025

Franz Hofmeister opløste æggehvide i vandige saltopløsninger. En artikel fra 1888 beskriver, hvordan nogle ioner får proteiner til at udfælde, mens andre ioner har den modsatte effekt. Fødevarekemien bruger stadig Hofmeister, men langt mere nuanceret. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3,

Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi17. 06. 2025

Hvis kløvergræs skal kunne anvendes som ny ressource til udvinding af fødevareproteiner, kan membranteknologi være vejen frem. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mette Lübeck, Mads

Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi09. 06. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) I år fejrer man internt i IUPAC 20-året for offentliggørelsen af The Red Book (i det følgende blot "RB2005") med anbefalinger vedrørende

Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

AktueltArtikler fra Dansk KemiGrøn omstilling02. 06. 2025

Hvor rent er CO2 fra CO2-fangst? Og hvor dyrt er det at oprense CO2? Denne artikel giver indsigt i nogle af udfordringerne ved at implementere en global CO2 infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø26. 05. 2025

Kontinuerlige, kvalitetssikrede målinger af kemiske, fysiske og biologiske miljøparametre giver uundværlig information. Det gælder også for Grønland. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

AktueltAnalytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi19. 05. 2025

Advances in chemical ionization mass spectrometry can improve our understanding of atmospheric composition. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Varun Kumar, Institut for

Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi14. 05. 2025

Oldgamle CO2-ædende mikroorganismer kan fange CO2 direkte fra skorstensrøg og omdanne kulstoffet til grønne molekyler. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mads Ujarak Sieborg1 og

Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

AktueltBranchenyt14. 05. 2025

Busch Group annoncerer, at deres brand centrotherm clean solutions bliver en del af Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions. Fra september 2025 vil gasreduktionssystemerne til Semicon-industrien, som tidligere blev tilbudt under dette mærke, blive integreret i Pfeiffer-porteføljen og fremover være

I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

Branchenyt14. 05. 2025

For blot fjerde gang i dette årtusinde uddeles Videnskabernes Selskabs Guldmedalje. Det sker i dag, hvor bakterieforsker Per Halkjær Nielsen, professor ved Institut for Kemi og Biovidenskab ved Aalborg Universitet, får den fine hæder for sit livsværk og sin holdånd. Han er manden, der kortlægger

Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø28. 04. 2025

Tilstedeværelsen af PFAS-forbindelser skyldes ikke kun lokale kilder, men de kan langtransporteres i luften til selv meget fjerntliggende arktiske egne. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Dansk Laborant-Forening/HK

    Laboranter er nysgerrige på ny teknik

  • DENIOS ApS

    Sådan udnytter du den stille periode i sommerferien

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Sommer vedligeholdelsestips til din vakuumpumpe: 6 gode anbefalinger

  • DENIOS ApS

    Så er det sidste chance

  • DENIOS ApS

    Sikker tøndehåndtering starter her

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    LabDays Aarhus 2025 – SOLD OUT

  • Holm & Halby

    VidensDage’25 hos Holm og Halby: Faglig fordybelse og teknologisk indsigt i højsædet

  • Holm & Halby

    Fremtidens sikkerhedskabinetter: Er du rustet til den nye EN12469 / Annex 1

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Høj præcision i CNC-fræsning takket være vakuum

  • Dansk Laborant-Forening/HK

    En fundamental del af forskningen

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

    23.06.2025

  • Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

    17.06.2025

  • Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

    09.06.2025

  • Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

    02.06.2025

  • Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

    26.05.2025

  • Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

    19.05.2025

  • Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

    14.05.2025

  • Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

    14.05.2025

  • I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

    14.05.2025

  • Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

    28.04.2025

  • Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

    21.04.2025

  • Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

    07.04.2025

  • En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

    01.04.2025

  • Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

    31.03.2025

  • Dansk innovation blander sig i toppen over lande med de fleste patentansøgninger

    31.03.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik