麻省理工科技评论
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【2022年诺贝尔化学奖颁给“点击化学”,学科奠基人时隔21年再获诺奖,三位得主共同开启化学的“功能主义”时代】

#三位科学家分享2022年诺贝尔化学奖##2022年诺贝尔化学奖揭晓#

北京时间10月5日下午5点45分,2022年诺贝尔化学奖颁布:今年的奖项分别颁给巴里·夏普莱斯(Barry Sharpless)、莫顿·梅尔达(Morten Meldal)、卡罗琳·贝尔托西(Carolyn Bertozzi)。

诺奖委员会在颁奖词中表示,有时候简单是最好的答案。巴里·夏普莱斯、莫顿·梅尔达、以及卡罗琳·贝尔托西被授予2022年诺贝尔化学奖。

夏普莱斯和梅尔达开启了化学的“实用主义”时代,并奠定了#点击化学# 的基础。而贝尔托西把点击化学提升至新维度,并将其用于细胞中。目前,她开创的生物正交反应,在许多方面都得到了应用,其中就包括癌症靶向治疗的实现。

今年的#化学[超话]# 奖与#生理学# 或#医学# 奖一样,再次将奖项发给创立了一个全新学科的奠基性科学家。点击化学的优势之一是,可以方便、快速、高选择性地进行化学合成,尽管这个领域的诞生不过二十年,但已经大规模地用于药物生产。

而这一切要从2001年说起,当年夏普莱斯获得了他的第一个诺贝尔化学奖。在当时的一份出版物中,他提出了一个名为“点击化学”的化学反应,并列出了应该满足的几个标准。其中之一是该反应应该能在有氧和有水的情况下发生。他还提供了几个现有的反应案例,并认为这些反应实现了他提出的新构想。

然而,当时还没有人知道这个如今几乎已经成为点击化学代名词的经典反应——铜催化的叠氮-炔环化反应。而在彼时,这一反应即将在梅尔达位于丹麦的实验室中被发现。

大量决定性的科学进展,往往发生在最意想不到的时候,梅尔达就是如此。在本世纪初,他开发了寻找潜在药物的方法。有一天,他和他的同事进行了一次完全常规的反应实验。但是,当梅尔达分析反应容器中发生的反应时,意想不到的事情发生了。炔烃与酰卤分子的错误末端发生了反应,叠氮化物和炔一起形成了环状结构,即三唑。

梅尔达意识到铜离子控制了反应,所以原则上其实只有一种物质形成。酰卤本应与炔烃结合,但在此刻也或多或少地留在容器中。因此,对梅尔达来说,那次看到的叠氮化物与炔烃之间的反应明显不同于往常。

2001年6月,他在美国圣地亚哥的一次研讨会上首次展示了他的发现。2002年,他在《科学》杂志上发表了一篇论文,表明这种反应可将许多不同的分子结合在一起。

同年,夏普莱斯在梅尔达发表论文之外,发表了一篇新论文。该论文与叠氮化物和炔烃之间铜催化反应相关,这说明该反应在水中有效且可靠,并将其描述为“理想的”点击反应。

再将镜头转向贝尔托西。20世纪90年代,生物化学与分子生物学以超高速发展。利用分子生物学的新方法,全球科学家正在绘制基因和蛋白质图谱,试图了解细胞如何工作。

然而,一组分子几乎没有受到任何关注:聚糖。聚糖是有趣的分子,但却无法使用分子生物学的新工具去研究它们。因此,了解聚糖如何工作是一个巨大的挑战。只有少数研究人员准备尝试攀登这座山,贝尔托西就是其中之一。

此时,梅尔达和夏普莱斯有关于点击化学新发现的消息在化学界中传播开来。因此贝尔托西非常清楚,她使用的化学基团即叠氮化物,在铜离子的参与下,可以快速与带有炔烃的化合物进行点击化学反应。

然而问题是,铜对生物是有毒的。因此,她再次开始深入研究文献。2004年,她发表了无铜点击反应,即环张力促进的叠氮炔环加成反应,并证明它可以用于在细胞中追踪聚糖。以上便是关于此次化学诺奖的故事,下面来分别认识下三位科学家。

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