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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.

展现马克思主义党建理论与时俱进当代轨迹的一部力作——《新时代全面从严治党基本理论研究》简评******

　　作者：韩庆祥（中共中央党校一级教授，原中央党校校委委员、副教育长）

　　新近由人民出版社出版，王世谊教授撰写的《新时代全面从严治党基本理论研究》一书对于新时代全面从严治党理论体系、学术体系和话语体系作出了富有重要价值的开拓性探索，对新时代全面从严治党基本理论的时代背景、理论渊源、发展脉络、生成逻辑、主要内容、框架体系、历史地位等作了较为全面系统的概述，全书分，可独立成篇；合，则浑然一体，书后附有参考文献。从而给读者展现了一个较为系统、完整、清晰的理论轮廓和体系框架。通读全书感觉有三个鲜明特点：

　　其一，本书揭示了与时俱进这一马克思主义的“理论品质”，研究视角十分富有新意。与时俱进是马克思主义的理论品质和永恒主题。所谓“与时俱进”，“时”就是指时间、时机、时代，也就是历史和实践。“时”前进了，思想理论也要呼应时代的变革和实践的发展，不断创新，不断前进，这就叫与时俱进。本书集中体现了当代中国共产党人对马克思主义党建学科科学性的新认识。我们正处在一个伟大变革的时代。这是一个亟需与时俱进，进行理论创新的时代。为什么要与时俱进，进行理论创新？根本的原因在于历史的条件和实践的内容不断发展变化，是迅猛发展的实践的强烈呼唤，是急剧变革的时代的迫切要求。变革的时代始终是孕育理论突破的土壤，创新的理论成果总是一定历史实践催生的产儿。本书作者抓住新时代全面从严治党基本理论的理论品质、深刻主题和哲学方法论，进行条分缕析，在此基础上，该书突出时代主题，着力深化对共产党执政规律、社会主义建设规律、人类社会发展规律的认识，比较全面地阐发了该书以自我革命精神为基石构建新时代全面从严治党话语体系，着力营造新时代全面从严治党基本理论学术体系，探索新时代全面从严治党基本理论的创新思路。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央坚定不移推进全面从严治党，并进行了艰辛的理论创新，使我们党的建设理论在继承的基础上，不断总结新的经验，吸取新的思想而向前发展，不断为新时代执政党建设实践提出新的理论指导。本书特别重视以习近平同志为核心的党中央在新时代全面从严治党理论创新和实践发展中这些极富创造性的宝贵的思想财富，在深入挖掘、准确领会、完整阐释新时代全面从严治党的创新思维方面，《新时代全面从严治党基本理论研究》一书在这方面作了非常有益的探索。本书作者以马克思主义党建理论为指导，把研究的触角伸向新时代全面从严治党实际运作的各个具体领域，在理论和实践的动态发展中勾勒出了新时代全面从严治党基本理论的基本框架。

　　其二，该书的框架结构十分科学，对于新时代全面从严治党基本理论的中心问题作出了富有重要价值的探索。该书按照新时代全面从严治党基本理论固有的科学性、规律性和逻辑层次，全书分为总论、分论和结语三部分，总论主要是新时代全面从严治党基本理论的总体阐述，分论包括全面从严治党必须践行初心使命、必须从严管理干部、必须抓基层打基础、必须持之以恒正风肃纪、必须坚持制度治党依规治党、必须以零容忍态度惩治腐败、必须完善全面从严治党制度，推进国家治理体系和治理能力现代化。分论对新时代全面从严治党基本理论分专题作了详尽阐述，结语着力阐述新时代全面从严治党基本理论的规律性认识，上述内容构筑了全书的理论体系框架。这一框架比较全面地涉及到新时代全面从严治党基本理论的各个主要领域，较为完整地反映新时代全面从严治党基本理论的精神实质及其内在的逻辑体系。该书注重从整体上掌握其基本内容和基本观点，努力把握各种观点的内在联系和系统性、完整性，并力求抓住重点，突出理论创新，体现了学术研究应有的科学态度和科学精神。从而既保证了全书各个部分相互衔接、连贯一致，又避免了各部分内容的简单重复。

　　其三，本书提出的“四梁八柱”理论概括涵盖了新时代全面从严治党话语体系的基本内容。构建新时代全面从严治党话语体系的“四梁八柱”，既是坚持自我革命与全面从严治党的需要，也是保证党自身先进性和纯洁性的需要，更是通过政党治理提升国家治理效能的内在要求，本书“四梁八柱”的概括给人耳目一新之感。全面从严治党是一项系统工程，通读全书，感受到了作者严谨的治学态度，本书坚持政治话语、学理话语和世界话语相统一，坚持历史、理论和现实相统一，提出了许多富有创造性的观点，是作者辛勤耕耘、潜心钻研的丰硕成果。相信该书的出版对进一步深入学习和研究习近平新时代中国特色社会主义思想，全面贯彻党的二十大精神，坚定不移全面从严治党，深入推进新时代党的建设新的伟大工程将会产生积极的作用和影响。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）