La cicloaddizione di Huisgen, al di là della sua importanza sintetica, costituisce uno degli esempi più importanti di Click Chemistry. Ad esempio la reazione azide– alchino dà come prodotto di reazione un triazolo.
Nel 2001 il chimico statunitense premio Nobel della Chimica Karl Barry Sharpless coniò questo termine per descrivere reazioni con una alta resa e di portata molto ampia.
Tali reazioni, partendo da poche molecole di base, devono:
- dare sottoprodotti che possono essere eliminati senza l’uso della cromatografia
- essere stereospecifiche
- di facile realizzazione
- termodinamicamente favorite
- essere condotte in solventi, preferibilmente acqua, facilmente allontanabili e non inquinanti.
La Click Chemistry è una vera e propria filosofia in cui la chimica si presta alla produzione di sostanze complesse partendo da piccole unità modulari essenzialmente “imitando la natura”. Sono state identificate diversi tipi di reazioni che soddisfano tali criteri tra cui appunto la cicloaddizione azide-alchino.
Infatti molti degli alchini monosostituiti e delle azidi sono di facile reperibilità e la loro cicloaddizione dà selettivamente 1,2,3-triazoli.
Purtroppo la cicloaddizione termica 1,3-dipolare degli alchini con azidi richiede elevate temperature e spesso si ottengono, partendo da alchini asimmetrici, miscele di due regioisomeri ovvero isomeri di posizione pertanto tale reazione non può essere classificabile come una reazione rispondente alla Click Chemistry.
Un composto 1,3-dipolare è un composto dipolare con elettroni delocalizzati e che mostra separazione di carica su tre atomi.
Esempi
Esempi di composti 1,3-dipolare sono, oltre le azidi, anche l’ozono, i nitrocomposti e i diazocomposti. Per quanto attiene la cicloaddizione di Huisgen essa è molto esotermica, ma la alta energia di attivazione è responsabile di una bassa velocità anche ad elevate temperature. Un altro svantaggio è costituito dalla formazione di regioisomeri in rapporto di 1:1 dei regioisomeri 1,4-sostituiti e 1,5- sostituiti.
Una variante della cicloaddizione di Huisgen è catalizzata dal rame e segue un meccanismo diverso; la reazione avviene in ambiente acquoso e a temperatura ambiente.
Inoltre, mentre la cicloaddizione di Huisgen dà miscele di regioisomeri, la reazione rame-catalizzata permette la sintesi dei regioisomeri 1,4-disostituiti specifici. La cicloaddizione azide-alchino rame-catalizzata costituisce un esempio di reazione Click ha una velocità di 107-108 volte superiore rispetto a quella classica di Huisgen. Dà prodotti di reazione puri che possono essere isolati per semplice filtrazione o estrazione senza bisogno della cromatografia o della ricristallizazione.
Il catalizzatore di rame (II) attivato può essere generato da sali di rame usando ascorbato di sodio quale agente riducente.
Per contro, una reazione sviluppata successivamente e catalizzata dal rutenio dà regioseettività opposta con formazione di triazoli 1,5-disostituiti. Così queste reazioni che fanno uso di catalizzatori rispettano pienamente la definizione di Click Chemistry al punto che la cicloaddizione azide-alchino costituisce un prototipo di reazione Cl