点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******
相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。
你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。
2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。
一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖
2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。
今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。
1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。
过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。
虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。
虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。
有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。
任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。
不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。
为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。
点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。
点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。
夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。
大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。
大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。
大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。
一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。
夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？
大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。
在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。
其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。
诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：
夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。
他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。
「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：
反应必须是模块化，应用范围广泛
具有非常高的产量
仅生成无害的副产品
反应有很强的立体选择性
反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)
原料和试剂易于获得
不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除
可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定
反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）
符合原子经济
夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。
他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。
二、梅尔达尔：筛选可用药物
夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。
他就是莫滕·梅尔达尔。
梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。
为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。
他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。
在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。
三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。
2002年，梅尔达尔发表了相关论文。
夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。
三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内
不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。
虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。
诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。
她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。
这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。
卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。
20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。
然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。
当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。
后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。
由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。
经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。
巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。
虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。
就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。
她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。
大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。
2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。
贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。
在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。
目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。
不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。
「 点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）
参考
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/
Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.
Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.
Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.
https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf
https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf
Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.
中国新闻社记者证2021年度核验人员名单公示******
根据国家新闻出版署《关于开展2021年度新闻记者证核验工作的通知》要求，中国新闻社已对持有新闻记者证人员进行严格审核，现将我社通过新闻记者证2021年度核验的人员名单公示。举报电话：010-83138953
丁思、刁海洋、于从文、于立霄、于俊、于海洋、于晶、于晶波、于翔、于澍、万淑艳、马小刚、马红山、马芙蓉、马佳佳、马学玲、马海燕、马瑞、王小军、王小婷、王子谦、王天译、王玉平、王东明、王华、王庆凯、王庆然、王欢、王红纲、王坚、王辛莉、王君妍、王林、王昊阳、王国安、王旻、王凯、王佳斌、王妮娜、王珊珊、王修君、王祖敏、王娇妮、王晋冀、王晓丹、王晓斌、王恩博、王海伶、王海波、王骏、王捷先、王逸飞、王婧、王琳、王琬琪、王惠琳、王景巍、王鹏、韦杰夫、韦亮、牛琳、毛建军、乌娅娜、卞正锋、文龙杰、方伟彬、方堃、尹丹丹、尹宁、尹海明、孔任远、邓卓明、邓敏、邓媛雯、邓霞、艾广德、艾启平、石 磊、石小杰、石雨、石洪宇、龙土有、龙敏、卢岩、叶茂、申冉、田冰、田雨昊、田清涛、田博川、史词、史广林、史元丰、史轶夫、白云水、白祖偕、冯志军、冯抒敏、让宝奎、边峰、邢一、邢利宇、邢健、邢翀、戎睿、吉翔、毕永光、吕子豪、吕巧琴、吕杨、吕明、吕振亚、吕凌寒、吕盛楠、朱方芳、朱志庚、朱晓颖、朱景朝、华山、全安华、刘林、刘大炜、刘文华、刘文曦、刘双双、刘玉桃、刘可耕、刘占昆、刘冉阳、刘旭、刘关关、刘军、刘红、刘辰瑶、刘轩廷、刘贤、刘忠俊、刘育英、刘相琳、刘亮、刘超、刘舒凌、刘羡、刘锡菊、刘鹏、刘新、齐彬、闫文陆、闫旭、闫晓虹、关雪昭、江飞波、汤彦俊、安英昭、安源、许青青、许婧、阮煜琳、孙权、孙永良、孙自法、孙宇挺、孙虹、孙亭文、孙艳艳、孙翔、孙睿、贡桑拉姆、苍雁、严格、苏丹、杜洋、杜雅楠、杜潇潇、杜燕、李越、李子君、李双南、李亚龙、李亚南、李江宁、李宇凡、李安江、李纯、李迪、李佳佳、李佩珊、李欣、李金磊、李京泽、李怡青、李妮、李南轩、李映民、李贵刚、李思源、李庭耀、李彦国、李洁、李洋、李姝徵、李晓伟、李晓琳、李晓喻、李爱平、李梦、李雪峰、李晗雪、李超庆、李鹏、李腾飞、李新锁、李韵涵、李慧思、杨可佳、杨在扬、杨华峰、杨旭、杨志雄、杨丽、杨兵、杨陈、杨杰、杨杰英、杨迪、杨凯淇、杨茜、杨娜、杨程晨、杨强、杨福山、杨颜慈、杨毅、肖开霖、肖光明、肖欣、吴卫中、吴兰、吴兆飞、吴旭、吴庆才、吴晟炜、吴鹏泉、邱江波、何浠、何蓬磊、佟郁、余湛奕、谷华、邹浩、邹辉、应妮、汪金生、汪恩民、沙见龙、沈晨、宋方灿、宋吉河、宋秀杰、宋哲、宋捷、宋敏涛、张怡、张燕、张一凡、张一辰、张九玲、张力炜、张小静、张子扬、张见悦、张丹、张乐、张伟、张伟、张兴龙、张宇、张红、张远、张芹、张丽、张亨伟、张沛君、张玮、张林虎、张明新、张金川、张炜、张茜翼、张茵、张俊、张娅子、张勇、张素、张桂芹、张晓曦、张浪、张梓、张晨翼、张舵、张添福、张琳琳、张量、张斌、张道正、张强、张雷、张雷杰、张鹏翔、张瑶、张蔚然、张曦、陆祁国、陆春艳、阿琳娜、陈小愿、陈文、陈陆军、陈林、陈杭、陈建、陈建、陈海峰、陈康亮、陈超、陈舒一、陈瑜波、陈溯、陈静、陈骥旻、邵燕飞、招嘉虹、范丽芳、范思忆、林玲、林士杰、林春茵、林艳华、林浩、欧阳开宇、尚虹波、罗钦文、罗海兵、岳依桐、金乔、金玮、周毅、周兆军、周锐、周群、庞无忌、郑小红、郑巧、郑丽梅、郑劭淳、郑珊云、郑莹莹、郑嘉伟、泱波、屈丽霞、孟湘君、赵文刚、赵永厚、赵延、赵建华、赵桂华、赵晓、赵晔娇、赵隽、赵朗、赵雅敏、赵强、赵凛松、胡远航、胡贵龙、胡健、胡耀杰、胡耀荣、柳俊武、钟升、钟旖、禹瑞斋、侯宇、俞岚、勉征、姜辉、姜涛、姜煜、宫旭、贺劭清、骆云飞、秦欣、聂芝芯、莫倩、索有为、贾天勇、贾楠、贾靖峰、夏宇华、夏宾、顾时宏、柴燕菲、党田野、徐志雄、徐杨祎、徐明睿、徐金波、徐朋朋、徐雪、徐银、徐德金、徐曦弋、殷立勤、殷春永、高小奇、高红超、高雨慧、高凯、高莹、高鹏、郭军、郭佳、郭金超、郭虹、郭晋嘉、郭晓莹、郭超凯、唐小晴、唐伟杰、唐贵江、唐娟、谈笑、陶光雄、黄艺、黄少华、黄艳梅、黄钰钦、黄耀柏、萨日娜、梅镱泷、戚亚平、盛佳鹏、崔文月、崔志平、崔佳明、崔相光、崔涛、崔楠、符永康、康玉湛、梁晓辉、梁盛、梁犇、梁婷、彭大伟、彭伟祥、葛勇、葛璐璐、董子畅、董会峰、董晓斌、董婧佳、蒋启明、蒋雪林、韩璐、韩帅南、韩仪、韩苏原、韩宏、韩畅、韩洁、韩海丹、韩章云、程小路、程宇、程励、程春雨、程勇、程景伟、傅煜、鲁毅、童静宜、曾福志、曾嘉、曾鼐、温启龙、富田、谢芳、谢萍、蒲文思、蒙鸣明、甄雪原、路梅、解培华、满会乔、蔡敏婕、廖文静、阚枫、翟羽佳、熊然、缪璐、缪超、颜菡、潘旭临、薄雯雯、冀江彤、戴梦岚、魏园、魏晞、魏群、濮亚新
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
y39彩票地图 |
)