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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.

坚持司法为民 维护公平正义******

　　本期光明网理论学术动态导读关注司法为民、青年工作、协商治理、科技自立自强等话题，欢迎网友踊跃参与讨论。

　　【孙晓勇：坚持司法为民 维护公平正义】

　　国家法官学院院长孙晓勇认为认真学习贯彻党的二十大精神，落实党的二十大对全面依法治国作出的战略部署，必须坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持以人民为中心的发展思想，始终把实现好、维护好、发展好最广大人民根本利益作为司法工作的出发点和落脚点，推动中国特色司法为民之路越走越宽广，不断满足人民群众对公平正义的更高需求。具体工作应从以下几个方面入手。一是坚持人民至上，站稳人民立场。新时代新征程，要牢记江山就是人民、人民就是江山，发扬人民司法优良传统，传承红色基因、赓续红色血脉，坚持司法为民、公正司法，充分发挥司法职能作用，不断满足人民群众日益增长的多样化的司法需求，以司法之力切实保障发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享，促进现代化建设成果更多更公平惠及全体人民。二是践行为民宗旨，保障人民权益。新时代新征程，深入贯彻习近平法治思想，要更加自觉践行司法为民宗旨，树牢群众观点，贯彻群众路线，认真履行宪法和法律赋予的职责，在司法为民、公正司法的具体实践中保障人民权益，努力让人民群众在每一个司法案件中感受到公平正义。三是发扬司法民主，接受人民监督。我们要始终与人民风雨同舟、与人民心心相印，想人民之所想，行人民之所嘱，就必须认真倾听群众呼声，把接受人民监督作为坚持司法为民的题中应有之义。四是加强队伍建设，提升群众工作能力。

　　摘编自《人民日报》

　　【刘海飞：把青年工作作为战略性工作来抓】

　　中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心研究员刘海飞认为青年是整个社会力量中最积极、最有生气的力量，国家的希望在青年，民族的未来在青年。青年一代的理想信念、精神状态、综合素质，是一个国家发展活力的重要体现，也是一个国家核心竞争力的重要因素。做好青年一代的培养，就赢得了国家和民族的未来。做好党的青年工作，要引领凝聚青年，培养有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年。新时代的中国青年，更加自信自强、富于思辨精神，更加充满生气、勇于创新创造，同时面临各种社会思潮的现实影响，不可避免会在理想和现实、主义和问题、利己和利他、小我和大我、民族和世界等方面遇到思想困惑，更加需要深入细致的教育和引导。做好党的青年工作，要组织动员青年，团结教育广大青年在不懈奋斗中创造出彩人生。我们党历来重视组织动员广大青年为完成党的中心任务而团结奋斗。我们要团结带领广大青年勇做新时代的弄潮儿，胸怀“国之大者”，担当使命任务，到新时代新天地中去施展抱负、建功立业，争当伟大理想的追梦人，争做伟大事业的生力军，让青春在祖国和人民最需要的地方绽放绚丽之花。做好党的青年工作，要联系服务青年，始终关注关心关爱青年的健康成长。助力青年成长成才，是青年工作的出发点和落脚点。习近平总书记指出，各级党委和政府要充分信任青年、热情关心青年、严格要求青年、积极引导青年，为广大青年成长成才、创新创造、建功立业做好服务保障工作。

　　摘编自《经济日报》

　　【高璐茜：协商治理需要进一步向基层延伸】

　　高璐茜认为协商治理是聚焦基层一线问题，推动社会治理真正延伸到基层治理的做法。党的十八大以来，协商治理这一来源于基层治理的实践经验正在不断完善和逐步提升并日益走向成熟，但仍然存在一些问题和不足，影响协商治理在基层治理中的进一步延伸。在今后的工作部署和思路上应着力向基层聚焦，把工作的重心向广大基层倾斜；在工作安排上加大基层的比重，把协商治理工作的触角深入到社区、乡村的工作和生活中，不断总结推广经验，以协商治理持续推进新时代基层社会治理效能提升。协商的核心，是要广泛征求意见后共同协商制定政策，而不是单方面拍板决定，优先通过对话以及沟通商量，转变原来的不成熟的想法，最终形成一个大家都能接受的共识和决定。越是在基层，民生改善的难题、社会治理的难事同人民群众切身利益体现的联系就越密切，越需要各方面共同商量来面对。协商治理是生活在同一区域或社区里的广大群众，就本地区经济社会发展中涉及自己切身利益的公共事务、公益事业、生态环境等问题，相关的责任主体在一起磋商解决的方法。众人的事情由众人商量，找到全社会意愿和要求的最大公约数和同心圆，是基层协商治理的关键。充分保障群众对基层事务的知情权、参与权、决策权、监督权，让基层协商治理成为“群众说事、干部解题”的互动平台，让人民群众成为最广参与者、最大受益者，才能从真正意义上推进协商治理进一步向基层延伸，增强基层协商治理的影响力。

　　摘编自《学习时报》

　　【王黎萤、高鲜鑫、王宏伟：标准与知识产权协同推进科技自立自强】

　　浙江工业大学中国中小企业研究院王黎萤、浙江工业大学管理学院高鲜鑫、中国社会科学院数量经济与技术经济研究所王宏伟等认为标准与知识产权是技术创新的桥梁和载体。推动技术标准与知识产权协同创新，是我国塑造发展新动能新优势、实现高水平科技自立自强的关键抓手，也是加快建设世界科技强国、实现中华民族伟大复兴的重要驱动力量。科技自立自强是党中央基于国内外市场新形势与科技发展规律作出的重大部署，实现高水平科技自立自强是我国在构建新发展格局的过程中依据本国发展实际和科学技术演进规律主动求变、科学应变的集中体现，是我国反思并调整以往科技建设逻辑与实践的产物。推动科技自立自强应多措并举。第一，科技自立是科技自强的前提，实现高水平科技自立自强必须解决好关键核心技术领域的“卡脖子”问题。第二，科技自强是科技自立的进一步跃升，是国家科技实力的总体表征，实现高水平科技自立自强需要不断提升国家科技创新力和影响力。第三，实现高水平科技自立自强，需要战略性谋划标准与知识产权协同创新，提升未来产业国际市场话语权。第四，实现高水平科技自立自强需要部署国际和区域标准体系，通过市场选择与技术优势打破既有局面。第五，进一步完善标准与知识产权协同推进科技自立自强的保障机制。

　　摘编自《中国社会科学报》

　　（光明网记者李彬整理)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）