Sharpless“梅开二度”——依然很“化学”的2022年诺贝尔化学奖- 大数跨境

Sharpless“梅开二度”——依然很“化学”的2022年诺贝尔化学奖

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2022-10-05

导读：2022年诺贝尔化学奖——点击化学和生物正交化学

2022年诺贝尔化学奖被授予美国斯坦福大学Carolyn R. Bertozzi教授、丹麦哥本哈根大学Morten Meldal教授和美国斯克利普斯研究所K. Barry Sharpless教授，以表彰他们“在发展点击化学和生物正交化学”方面的贡献。

Carolyn R. Bertozzi，1966年生于美国；1993年美国加州大学伯克利分校博士毕业；现任美国斯坦福大学教授。Morten Meldal，1954年出生于丹麦；1986年博士毕业于丹麦技术大学；现任丹麦哥本哈根大学教授。K. Barry Sharpless，1941年生于美国宾夕法尼亚州费城；1968年获得美国斯坦福大学博士学位；现任美国斯克利普斯研究所教授。值得一提的是，这是Sharpless第二次获得诺贝尔奖，由于在手性催化氧化研究领域所取得的成就，Sharpless曾于2001年获得过诺贝尔化学奖。

K. Barry Sharpless和Morten Meldal是点击化学的奠基者，而Carolyn R. Bertozzi将点击化学带到了一个新的维度，并开始将之用于生物系统中。Bertozzi发展的生物正交反应现在正在帮助更有针对性的癌症治疗，此外还有很多其他应用。

2001年，Sharpless区别于“Process Chemistry”首次提出了“Click Chemistry（点击化学）”的概念，点击化学的重点是通过小单元的拼接来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成，究其根源，这就是一个把化学变简单的想法。Sharpless提出了一系列符合点击化学概念的反应，第一次将点击化学带入到了人们的视线中。2002年，Sharpless提出了叠氮化合物和酰基氰化物的[3+2]环化反应，从而制备四唑类物质。这类反应产率很高，而且产物单一。除此之外，他们还发现氰基甲酸对硝基苯酯在进行类似反应的时候也可以有很好的产率；而且，氰基甲酸对硝基苯酯由于被活化，还可以与亲核性试剂进行反应。后来，该反应演变成点击化学的代表反应——铜金属催化的叠氮基与炔基或氰基间的环加成反应（CuAAC）。

在Sharpless做出关键性发现的同时，Morten Meldal也独立地发展了CuAAC反应。Meldal的发现过程更有戏剧性，因为这一切来源于一次意外。在本世纪初，Meldal一直在做药物发现相关工作，他构建了巨大的分子库，其中可能包含数十万种不同的物质。有一天，他和同事用炔和酰卤做一个常规的不能再常规的反应，加入铜离子或钯作为催化剂，反应通常都很顺利。但当Meldal分析反应容器中的产物时，他发现了意想不到的结果。炔并没有按照预想的方式与酰卤发生反应，而是与酰卤分子“错误”的那一端发生了反应——炔和叠氮基团形成了环状结构，即三唑。后续，Meldal围绕这一高效且无副产物的反应进行了一系列研究。

毫无疑问，点击化学是一种优雅而高效的化学反应，现在也被广泛使用于多个领域，包括有机合成、药物开发、DNA定位和先进材料开发。Carolyn R. Bertozzi把点击化学提升到了一个新的高度。为了定位细胞表面重要但难以捉摸的生物分子——聚糖，她开发了在生物体内起作用的点击反应——生物正交反应，即不干扰细胞正常化学反应的点击反应。在全球范围内，这些反应现被用于探索细胞和追踪生物过程。利用生物正交反应，研究人员改进了癌症药物的靶向性，目前正在进行临床试验。