Kupfer-chelatisierende Azide (Cu chelating Azide) stellen eine Weiterentwicklung der Azidkomponente in der Kupfer(I)-katalysierten Azid Alkin Cycloaddition (“Click Chemie”) dar. Im Unterschied zu konventionellen organischen Aziden besitzen chelatisierende Azide eine zusätzliche Ligand Funktion (z. B. Triazol), die das Kupfer(I)-Zentrum nach der Bindung an das Azid stabilisiert. Die enge Koordination des Kupfers an das Substrat gewährleistet eine effiziente Aktivierung des Azids, wodurch die cycloadditive Ringbildung beschleunigt wird. Ferner erlaubt diese Stabilisierung eine Reduktion der benötigten Kupfer (I)-Katalysatormenge um bis zu eine Größenordnung im Vergleich zu klassischen Systemen. Niedrigere Katalysatorkonzentrationen minimieren Schwermetallrückstände im Endprodukt und erleichtern die Aufarbeitung. In biologischen Anwendungen (z. B. Protein oder Zellmarkierung) verringert die chelatisierende Gruppe zudem die freie Kupfer Ionen Konzentration, was die Cytotoxizität erheblich senkt.

Literatur:

Bevilacqua, V., King, M., Chaumontet, M., Nothisen, M., Gabillet, S., Buisson, D., Puente, C., Wagner, A. and Taran, F. (2014), Copper-Chelating Azides for Efficient Click Conjugation Reactions in Complex Media. Angew. Chem. Int. Ed., 53: 5872-5876. DOI: 10.1002/anie.201310671

Studie zur Reaktivität unterschiedlicher Azide in einer kupferkatalysierten Click-Reaktion

In einem Modellexperiment wurden Oligonucleotide mit 5‘-Azidobutyrat, 5‘-Azidobenzoat und 5‘-Bis-Triazolazid (jeweils dT20) in einer kupferkatalysierten Click-Reaktion mit jeweils einem Äquivalent BMN-Q480 Alkin umgesetzt. Zu unterschiedlichen Zeiten wurden Proben entnommen und der Fortschritt der Reaktion durch HPLC-Analyse bestimmt. Im Vergleich zu den beiden anderen Aziden reagiert das Bis-Triazolazid deutlich schneller und vollständiger. (Wird BMN-Q480 Alkin in deutlichem Überschuß (z.B. dreifach) eingesetzt, reagieren alle drei Azide in unserem Modellexperiment nach etwa 10 Min nahezu vollständig ab.)