编辑推荐：
本文聚焦铜催化叠氮 - 炔环加成（CuAAC）介导的大环化反应，详细阐述其在环肽、拟肽和类肽合成中的应用。介绍了相关合成策略、反应条件优化及不同大环化变体，分析了面临的问题与挑战，为相关领域研究提供全面参考。
铜催化叠氮 - 炔环加成（CuAAC）介导的大环化反应研究进展
在生命科学和健康医学领域，肽类化合物有着广泛应用，但也面临如构象灵活性、蛋白酶易感性等挑战。大环化是优化肽类结构与功能的常用策略，而铜催化叠氮 - 炔环加成（CuAAC）作为点击化学中的重要反应，在构建大环肽、拟肽和类肽方面展现出独特优势。
1. [1,2,3] 三唑的特性
[1,2,3] 三唑因其独特的理化性质，被视为拟肽，是酰胺键的良好生物等排体。其结构和电子特征与肽键相似，1,4 - 二取代的 1H - [1,2,3] 三唑 - 1 - 基能很好地模拟反式肽键的几何形状 ，且具有类似的氢键接受和给予特性，还能参与偶极 - 偶极和 π - 堆积相互作用。此外，含 [1,2,3] 三唑的肽模拟物对肽酶的酶促降解具有抗性，在体内能保持稳定 。
2. 合成策略
不同类型的含 1H - [1,2,3] 三唑 - 1 - 基的大环肽相关结构需要特定的构建模块。
- 头 - 尾大环拟肽和类肽构建模块的合成：α - 叠氮酸可通过 Cu (II) 催化的重氮转移法合成，也能在树脂上由相应 α - 氨基酸制备；N - 保护的炔丙胺的合成方法多样，但部分存在易外消旋化的问题，也有改进方法来抑制该现象 。
- 侧链 - 侧链桥连大环肽构建模块的合成：Nα - 保护的 ω - 叠氮酸可由相应的 α,ω - 二胺通过重氮转移反应制备，Nα - Fmoc - ω - 炔基 - α - 氨基酸则需通过立体特异性合成获得 。
- Nα 链 - N'α 链桥连大环类肽构建模块的合成：可采用树脂上亚单体法或直接合成 N - 保护、N - 烷基化氨基酸的方法来制备相应构建模块 。
3. CuAAC 介导的大环化反应
这是合成大环肽和类肽的关键步骤，目前在溶液相和固相中均有研究。
- 溶液相与固相反应对比：溶液相 CuAAC 介导的大环化反应能获得更高纯度和产率的目标大环化合物，且实验条件更宽泛；固相反应虽便于去除铜离子，但存在树脂上链间点击反应导致的低聚化问题，使最终纯化困难并影响产率 。不过，固相合成仍是常用方法，低负载树脂可减少低聚化副反应，且固相合成能更快速彻底地去除铜离子 。
- 树脂上微波辐射的应用：微波（MW）辐射可加速树脂上 CuAAC 介导的大环化反应，能改善 β - 折叠、α - 螺旋等肽二级结构的合成，减少链内和链间相互作用 。
- 大环化与环二聚化：理论上，分子内大环化是一级反应，不受肽或类肽浓度影响，但 CuAAC 反应可能导致分子间环化如环二聚化。研究发现，在高极性和质子性混合物中进行树脂上 CuAAC 反应，有利于生成单体大环肽；而在特定溶剂比例下，环二聚化更易发生 。此外，肽浓度、铜离子浓度、氨基酸类型及肽链长度等因素都会影响反应的主产物 。
- 配体加速的 CuAAC 介导的大环化反应：引入特定铜离子配体可加速 CuAAC 反应，提高产率并减缓 Cu (I) 氧化。含氮配体在肽 / 类肽的 CuAAC 介导的大环化反应中应用最广泛，其中三脚架型三唑（(Trz)3）等效果显著 。
4. 大环化变体
- 单组分与双组分钉合：单组分 CuAAC 介导的大环化是分子内反应，双组分则是分子间反应，涉及线性肽 / 类肽前体与连接体之间的反应 。双组分方法可通过改变连接体生成多样的大环肽库，实现线性肽前体的一锅法大环化和功能化，但反应机制更复杂，可能产生副产物，且使用非对称连接体时纯化难度大 。
- 双三唑钉合肽：在肽中引入两个或更多侧链 - 侧链钉合可稳定更广泛的构象基序，如多个 α - 螺旋 turn ，还能增强蛋白酶抗性、改善药代动力学等 。研究成功用 1,4 - 二取代 [1,2,3] 三唑 - 1 - 基替代抗菌肽 tachyplesin I 中的二硫键，且合成了具有抗病毒等生物活性的双三唑钉合肽类似物 。
5. 总结与展望
CuAAC 反应具有区域选择性、化学和生物正交性，能在温和条件下高产率获得含三唑分子，在大环肽合成中应用广泛 。然而，该反应也存在一些问题，如 Cu (I) 与多种配体和溶剂的配位作用复杂，易氧化，且铜离子对生物系统有毒性，限制了其在体内外的应用，需要复杂的纯化方案去除铜离子 。未来，合成方法的进步和纯化技术的改进有望解决这些问题，推动基于 CuAAC 的大环肽和类肽在生物探针和药物研发等领域的广泛应用 。
