诺贝尔化学奖刚刚颁发给三位简化实验室反应的科学家

评委表示，2022 年诺贝尔化学奖的主题是“让复杂的过程变得更容易”。今天早些时候，三位化学家获得了 2022 年诺贝尔化学奖：Carolyn R. Bertozzi 因在生物正交化学领域的工作而获奖，K. Barry Sharpless 和 Morten Meldal 因奠定点击化学的基础而获奖。

诺贝尔化学奖委员会主席约翰·阿奎斯特在新闻稿中表示：“今年的化学奖不是为了把事情复杂化，而是从简单易行的方面入手。即使采用简单的方法也可以构建功能性分子。”

这是夏普莱斯第二次获得诺贝尔化学奖，他是加利福尼亚州拉霍亚市斯克里普斯研究所的教授。2001 年，他因使用不会被电子丢失的氧化反应消耗的催化剂而获奖。这有助于生产各种药物。

大约 22 年前，他因提出“点击化学”这一理念而受到赞誉。点击化学是一种可靠而简单的化学形式，反应快速发生，避免产生不必要的副产品。他主张采用一种新颖而简约的化学方法，并主张化学家停止模仿难以掌握且生产成本昂贵的天然分子。

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Sharpless 表示，化学家在开发这些更简单的反应时遇到的一个障碍是碳原子之间的键。这些键对生命化学至关重要，因为碳存在于每个生物体中。一般来说，所有生物分子都有一个由碳原子连接而成的框架，生物已经进化出创造这些框架的方法。然而，在实验室中生产它们一直很困难，因为不同分子中的碳原子通常缺乏形成键的化学驱动力，必须人工激活。在破解它们的过程中，激活通常会导致许多不必要的副反应和昂贵的材料损失。

就在 Sharpless 在 21 世纪初研究点击化学的同时，哥本哈根大学的 Morten Meldal 和 Sharpless 分别提出了被认为是点击化学的巅峰之作：铜催化叠氮化物-炔烃环加成反应。诺贝尔委员会表示，这种化学反应“优雅而高效”，目前已用于药物开发、DNA 绘图等。

梅尔达尔最初在实验室中开发发现新药和新疗法的方法。他建立了庞大的分子库，然后对它们进行筛选，看看其中是否有任何一种可以阻止病原体。通过这些实验，他发现铜离子控制了反应，只形成一种产物，这让他发现了铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应。他以自己的发现为例，说明了这种反应如何将许多不同的分子结合在一起；他的结果现在被用于帮助绘制 DNA 图谱和开发新药。

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在接下来的几十年里，斯坦福大学的 Bertozzi 将点击化学的概念提升到了一个新的高度。她开发了在生物体内起作用的点击反应，以更好地描绘细胞表面的重要但难以捉摸的生物分子，即聚糖。这些生物正交反应不会破坏身体的正常化学反应。她开发的反应现在被世界各地用于探索细胞和追踪生物过程。它帮助开发了目前正在进行临床试验的更有针对性的癌症治疗方法。

20 世纪 90 年代初，Bertozzi 开始绘制一种吸引免疫细胞到淋巴结的聚糖，但由于没有有效的工具来识别和理解这些生物分子，她花了四年时间才了解它们是如何发挥作用的。在听完一次研讨会后，她想知道自己是否可以使用类似的方法让细胞产生一种非天然的唾液酸变体（一种形成聚糖的糖），该变体带有一个化学手柄，该手柄上附着有荧光分子。她推测，这种化学手柄可以帮助她绘制聚糖。经过数十年的研究，Bertozzi 解释说，手柄和荧光分子之间的反应不会改变细胞的天然生物化学性质。她正式创造了“生物正交”一词，即任何可以在生物系统内部发生而不会干扰天然过程的化学反应。从那时起，她就一直使用这个过程以及 Meldal 和 Sharpless 开发的点击化学过程来研究疾病以及细胞中的生物分子如何相互作用。

该委员会在一份新闻稿中表示：“点击化学和生物正交反应将化学带入了功能主义时代。这给人类带来了最大的利益。”