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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.

帮苏贞昌转移焦点，替蔡英文推卸责任，民进党追杀“煎尾吴郭鱼”******

　　【环球时报特约记者 张若】民进党败选后价值错乱，一边大肆追杀说真话的绿营人士，一边帮所谓的“中生代四公子”抢位子。结果打败仗的变成“公子”，说真话的反倒成了“匪寇”，揭穿真相的人要替败选的人扛责任，难道这就是蔡英文当局的“谦卑检讨”？

　　“煎尾吴郭鱼”指的是谁

　　民进党去年11月26日“九合一”败选后持续找“战犯”，从原本的前新竹市长林智坚造成“一尸多命”、英系操盘手打乱初选规则以及民进党秘书长林锡耀等人放任网军肆虐，不到两个月时间却变了调，“战犯”变成了讲真话的“煎尾吴郭鱼”，民进党不仅对他们恨之入骨，而且扬言追杀。

　　“煎尾吴郭鱼”是台湾网友把5个人的名字谐音结合在一起的戏称。其中“煎”指的是台北市议员王世坚。王世坚1960年1月出生，台湾中国文化大学应用化学研究所硕士，1998—2005年任台北市议员，后来担任第六届“立委”，2010年回任台北市议员至今。“尾”指民进党“立委”何志伟。他1982年5月出生在美国， 美国南加州大学公共行政硕士，2010年主动放弃美国籍，2018年开始进军“立法院”。“吴”是美丽岛电子报董事长吴子嘉，1953年出生，前民进党美丽岛系资深党员，曾任环球电视董事长、“中国钢铁公司”董事等，2019年2月被民进党台北市党部决议应开除党籍，2021年10月被正式开除党籍。“郭”是前民进党“立委”郭正亮，出生于1961年6月，台湾大学毕业后又取得美国耶鲁大学政治学博士学位，1998年在民进党举办的“中国政策大辩论”中以主张“西进”一战成名。“鱼”指的是民进党“立委”高嘉瑜。高嘉瑜出生于1980年10月，台湾大学法律系毕业，2010—2020年连续当选台北市议会议员，2020年当选“立委”。2021年，她因遭前男友家暴而在岛内引发关注。

　　这些人的安全引担忧

　　民进党败选前后，这5个人要求反省的声音很大。比如高嘉瑜一直对民进党的前途表示忧虑，选前针对林智坚论文抄袭事件预言“一尸五命”，结果一语成谶，激起不少泛绿支持者的愤怒。王世坚批评“行政院长”苏贞昌最为猛烈，甚至拿袁世凯加以讽刺，对林智坚也是不断开炮。林智坚任内兴建的新竹棒球场被爆涉及倾倒废土后，王世坚12日再度开炮，要求现任民众党籍新竹市长高虹安循序渐进开挖棒球场，找出林智坚的罪证。他大骂林智坚是“草包，该被收押”。不少网友留言说，他的建议对林来说简直就是“一刀毙命”。王世坚同时向林的论文指导教授、台“国安局长”陈明通喊话称，应该知所进退。

　　国民党前“立委”蔡正元直言，“林智坚该被收押”这句话，绝对让很多民进党人气昏，因为蔡英文相当照顾林智坚。王世坚到现在这个地步，已经为他的良心付出了很大代价，不仅没机会挑战“立委”，在民进党内也没前途了，他对王世坚的生命安全“感到高度忧虑”。

　　吴子嘉和郭正亮经常在媒体上放炮，比如去年12月民进党派前桃园市长郑文灿担任检讨小组召集人后，吴子嘉表示，郑文灿刚被台大撤销硕士学位，现在却要来检讨民进党败选原因，“由这种人品和道德的人来负责，只会让民进党未来复兴的机会越来越渺茫”。1月11日，他又批评陈明通完蛋了，“台大有很多校友会发动攻势、继续攻打陈明通，结果他会很惨”。郭正亮也经常唱衰民进党，何志伟则直指民进党应检讨与黑道的关系，终结“黑金”。

　　这些日子，民进党不检讨自身，却不断追杀讲真话的人。据《联合报》14日报道，赖清德日前在台北举行政见发表会，高嘉瑜从一进场就遭炮轰，被嘘“下台”“背骨”(背叛)，要求赖清德开除高嘉瑜和王世坚的党籍。有党员大喊，“不开除高嘉瑜，不知道你赖清德选这个党主席干嘛？”何志伟也被绿营支持者质疑称，“谁都可以喊除黑金，就你们家红顶商人不行”。还有人对赖清德喊话：“你要不要处理？要不要杀这些人？这个人要不要杀？何志伟要不要杀？”

　　阻止不了民意反击

　　高嘉瑜事后坦言被当时的场面震惊了，她16日在脸书晒出“烂鞋照”，4个球鞋不仅鞋身陈旧，鞋底更已脱落甚至全烂，高则对着鞋大喊“真的哀莫大于心死”。有人认为高是意有所指，恐与近期绿营批斗有关，直呼她应该断舍离。

　　前桃园市议员王浩宇14日在脸书称，王世坚父亲王明德就读台大期间参与读书会，为追女生将禁书送出，结果对方随意乱丢被查获，王明德咬出同学，“最后同学都死了，只有出卖大家的飞黄腾达”。郭正亮16日评论称，跟人吵架吵不赢，去扯别人爸爸，更何况还搞错，“这表示你实在太差了！”

　　媒体人张禹宣16日分析称，王世坚等人从头到尾的诉求就是“倒苏”、要求蔡英文检讨，攻击5人的侧翼网军的目的就是要“检讨挞伐苏贞昌的声音”，同时极力护航苏贞昌和蔡英文。“立委”王鸿薇称，若民进党自我检讨时仍不愿倾听民众意见，代表没有真正改革和反省。一向亲绿的网红“馆长”陈之汉痛批民进党，做坏事的没事，却欺负王世坚、何志伟、高嘉瑜，不知廉耻。退休大学教授林保淳撰文称，赖清德日前表示，“民进党存在目的只有一项‘为台湾打拼’，如果没有这种决心、没这种觉悟的人，请早点离开”，王世坚、高嘉瑜等人恐怕岌岌可危，虽然未必会被开除党籍，但“留党察看”是一定免不了的。

　　据中时电子报16日报道，一份最新民调询问“谁是民进党的最大战犯”，结果有93%的受访民众认为是“民进党自己的所作所为”。联合新闻网评论称，在追杀“煎尾吴郭鱼”的同时，民进党高层正积极帮卸任或败选的郑文灿、前“交通部长”林佳龙、前基隆市长林右昌、前屏东县长潘孟安所谓的“中生代四公子”找位子，分别内定出任“行政院副院长”“总统府秘书长”“交通部长”和“内政部长”，但在这4人手中，民进党败掉桃园、新北、基隆，连原本胜券在握的屏东也赢得极其难看，“公子”称号实在刺耳。文章说，民进党被侧翼、深绿牵着鼻子走，就可以假装“黑金”“论文门”都不存在吗？中时电子报称，蔡英文不准他人批判，但阻止不了民意反击，而苏贞昌的施政不得民心，“蔡苏体制”的崩解终将是必然而非偶然。

　　(环球时报）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）