概述
與傳統的方法相比，組合化學最大的優點是可以在較短時間內合成出大量的不同結構的化合物。另外，用組合化學合成的化合物比較完全，這是現有所有所有化學資料庫不能比擬的優勢。組合化學中套用固相有機合成法可是構建資料庫的操作實現儀器化、自動化。Merrifield 等創建固相有機合成方法獲得1984年的諾貝爾獎。
組合化學的出現大大加速了化合物的合成與篩選速度,有人作過這樣的統計:1個化學家用組合化學方法2～6周的工作量,就需要10個化學家用傳統化學方法花費一年的時間來完成。由此,組合化學對很多領域的化學合成方法帶來了衝擊。組合化學的出現是藥物合成化學上的一次革新,是近年來藥物領域的最顯著的進步之一,以至於國外許多醫藥公司的實驗室紛紛成立了專門從事組合化學的研究小組;組合化學出現以前,新材料的開發一直沿用試湊法(try and derror),效率很低,而且浪費了大量的人力、物力. 進入20世紀90年代以來,組合化學在材料合成領域取得了突破性進展,成為未來開發新材料的必由之路。正因如此,組合化學從其一誕生起,便引起了科學家的廣泛興趣,發展也可謂日新月異。本文擬從組合化學的發展歷史、原理、方法及套用等幾個方面做一簡單介紹。
發展歷史
組合化學起源於人們對自然界認識、研究的加深。眾所周知,自然界僅有20種天然的胺基酸,而這些胺基酸卻組成了千千萬萬種形態、功能各異的蛋白質。原因有很多,其中很重要的一點就是胺基酸在構成蛋白質時,彼此之間有很多種不同的連線順序,這就是組合原理的體現。例如,20種胺基酸,根據組合原理,可形成206種不同的六肽(而且還不考慮空間構象)。1963年,Merrifield利用固相技術合成了多肽,作到了產物與反應試劑的有效分離,為組合化學的發展奠定了基礎。20世紀80年代中期以後,一些科學家開始將組合原理套用到化學合成領域(最初主要是肽庫的合成),其中以Houghten的“茶葉袋”(teabags)法和Furka的混分(miｘand split);最具代表性,混分法的出現更是標誌著組合化學進入了一個嶄新的發展階段。近六七年來伴隨著電腦的普及和自動化水平的提高,組合化學由最初的藥物合成領域延伸到有機小分子及無機材料合成領域,大大加速了新藥、新材料的發現速度。
定義
我們可以為組合化學下這樣一個定義:組合化學是一門將化學合成、組合理論、計算機輔助設計及機械手結合一體,並在短時間內將不同構建模組用巧妙構思,根據組合原理,系統反覆連線,從而產生大批的分子多樣性群體,形成化合物庫(compound library),然後,運用組合原理,以巧妙的手段對庫成分進行篩選最佳化,得到可能的有目標性能的化合物結構的科學。
組合化學在有機領域的套用
組合化學在有機領域最引人注目的成就是對傳統藥物合成化學的衝擊。藥物的開發是一個耗時耗費的過程,據報導,一種新藥從開始研製到上市,需8～10年的時間,研究費用高達2～5億美元。藥物的研製歷程之所以這樣長,很重要的原因是先導化合物的發現與最佳化速度緩慢。組合化學能夠大大加快化合物庫的合成及篩選速度,從而大大加快了新藥的研製速度,經過十幾年的發展,組合化學方法已成為新藥研製的必由之路,它的出現被譽為近年來藥物合成領域的最顯著的進步之一。
展 望
組合化學從一誕生起,便顯示出強大的生命力,十餘年來,在有機(包括藥物)領域得到了蓬勃發展。21世紀的化學將更多地向生命、材料領域滲透,對於這個領域內的合成化學家來說,組合化學無疑為他們提供了一條新的化學合成思路。雖然目前還面臨著諸如缺乏系統有效的平行檢測手段等困難,但我們相信,隨著電腦技術和自動化水平的提高及新型檢測儀器的研製,這些困難將逐步被解決。21世紀的組合化學發展前景一片光明。
