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.
年轻人的新年第一游，路过打卡正被沉浸式深度体验取代******
“最坏的日子已经过去，最好的时光即将到来。”站在2023年1月1日这个新起点，中国旅游研究院院长戴斌用这句话总结2022，展望充满可能的2023。
自2023年1月8日起，对新冠病毒感染由“乙类甲管”调整为“乙类乙管”，民众出游意愿和出游信心加速恢复，国内压抑了3年的旅游需求正加速释放，旅游市场的复苏曙光渐现。
近日，各类社交媒体上随处可见大家分享旅行vlog与美食美景照，即使是按捺着躁动之心尚未出游的朋友，也跟着一起看遍了祖国的大好河山。那么，已经热情拥抱国内游大潮的人具体感受如何？听听亲历本场浪潮的“浪花们”怎么说。
前往黑龙江省感受冰雪世界的扬扬说，作为一个北方人，本想到温暖的南方城市过过“夏天”，但某一刻突然想看看一望无际的茫茫雪原，便干脆买票北上了。南下到温暖三亚看海的小宇也是一个行动派，和朋友看到许多漂亮的景区图片和旅游攻略介绍，便决定去海南逛逛美丽的三亚湾。小茹和朋友刚结束考研，追剧中被美丽、治愈系的云南大理风光深深吸引，马上买好了3天后出发的车票。
近几年，大环境带来了太多的不确定，很多年轻人在不确定中迷茫着，但有时候需要的并不是瞻前顾后与深思熟虑，而是一分冲动与洒脱。同时，虽然目前大环境仍有诸多不确定性，但对于许多人来说，出游需求已然成为那个“确定性”。
对于很多年轻人来说，最近的这次出游是3年来最自由、最不受约束的一次，所以几位受访者都表示，优先考虑的是自身的体验与感受，性价比可以暂时往后排，颇有些“报复性”旅游消费的意味。与此同时，旅游地住宿、出行、游玩项目等方面的价格也有较为明显的上涨，被大家戏称为“报复性涨价”。
受访者扬扬提到，他们体验的雪地摩托、雪地蹦蹦、雪圈漂移等景点游玩项目，多是“50元5分钟”“80元7分钟”的价格，要是平时，看到这样的价格自己大概会转身就走，但这一趟旅游他们暂时选择了将体验与快乐放在第一位。
小宇也提到尽管出行住宿费相较于过去上涨了不少，但他们还是选择了节约路程时间、有更多更好的游玩体验。
处在疫情管控放松后的首个旅游出行大浪潮这一较为特殊的时间点上，不少游客似乎都降低了对价格的敏感度，但“潮水”终将退去，无论是游客的报复性出游消费，还是被戏称的商家“报复性涨价”，都是暂时的“狂欢”，旅游业终将回归理性，重视提升服务与消费场景才是旅游目的地发展的长久之道。
扬扬表示，哈尔滨的许多俄式风情建筑让她眼前一亮，中央大街、冰雪大世界等景点也有较好的观感，但不足的是，城市建筑均比较老旧，导致整体观感有些扣分，且地铁线路覆盖不足的问题，也给这次旅游带来一点遗憾。
小宇则提到三亚一些景区存在拉客现象，在沙滩、游艇上总能遇到有人拉客推销，导致后面几天他们看到陌生人靠近就想走开，严重影响了游玩体验。同时，他也表示，夜市大多是外地小吃，没有吃到海南本地的特色美味，很是遗憾。
说到近期旅游的难忘回忆，几位受访者都表示，从过去的路过式体验游逐渐倾向于沉浸式深度游。小宇感觉自己好像融入了三亚，景点毋庸置疑是美丽且热闹的，但他也很享受每天清晨或傍晚走在沙滩上感受着海水拍打双脚，坐在沙滩上放空自己，或是在小岛上慢悠悠地骑着电动车吹着海风，感受本地居民的日常生活。
小茹提到，以前出游往往像是完成任务打卡一般，每天走走看看这个或那个景点，吃几顿特色菜，最后买几份特产。尽管这次她也去了苍山洱海等著名景点，但在回忆时，脑海中最先浮现的是沙溪古镇的一家薄荷咖啡馆，坐在可以晒太阳的院子中，喝着茶，看着书，一上午就慢慢过去了。
这3年，人们有太多紧张、焦虑、迷茫等负面情绪，不妨换个环境“生活”几天。
2023，去被美好的旅行治愈，再出发。
实习生 王慧 中青报·中青网记者 齐征 来源：中国青年报
