点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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.
东西问丨霍巍：为什么西藏文明轨迹始终向东发展？******
中新社成都1月17日电 题：为什么西藏文明轨迹始终向东发展？
——专访四川大学中国藏学研究所所长霍巍
中新社记者 贺劭清 岳依桐
中国西藏地区的文字出现于公元7世纪吐蕃王朝建立以后，此前漫长的时段无文献可据。由于传统藏学研究主要依赖汉、藏文献和极少量的吐蕃金石、简牍材料，无法解决考古学上关于西藏人类起源、农业起源、文明起源的关键性问题。经过数代中国考古工作者接力，这些问题实现突破，西藏考古的话语权逐渐转移到中国学者手中。
科学考古证据显示，西藏的文化和文明始终和中国内地紧密联系，为何其文明轨迹始终向东发展？西藏考古如何为全人类提供“高原文明”独一无二的世界样本？四川大学历史文化学院院长、四川大学中国藏学研究所所长霍巍日前就此接受中新社“东西问”独家专访。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：西方考古工作者在西藏地区的考古工作有何建树与局限？中国对西藏地区的考古工作最早可追溯至何时？
霍巍：西藏考古可以说是一门国际显学，在西藏和平解放前，以“藏学家”身份进入西藏进行“考古”“探险”活动，可以说是西方学者的“专利”。其中代表人物是意大利人朱塞佩·杜齐，他在西藏佛教艺术研究、西藏西部的部分遗址考察方面做出了一定成绩，但总体而言，科学性不强，比较零散、不成系统，且大部分工作以地面采集、寻访为主。
虽然西方学者曾一度开启西藏考古之门，但真正科学意义上的西藏考古工作是在西藏和平解放之后才真正兴起。以著名考古学家童恩正教授在西藏昌都卡若发掘了新石器时代的卡若遗址为标志，西藏考古进入地下发掘阶段。
这个距今约5000年左右的遗址，第一次将西藏高原史前人类生存活动的科学证据揭露于世。原来早在新石器时代，西藏高原已有定居人群。他们用骨针缝纫衣物，会种植小米(粟)，制作陶器，甚至还会用动物骨头、陶器残片和远方输入的海贝制作精致的装饰品。考古工作者在获取大量科学材料的同时，提出了卡若遗址的先民与中原文化、黄河流域新石器时代文化之间相互交流的问题。
西藏博物馆展出的西藏卡若遗址房屋遗迹复原微缩实景。来源：视觉中国中新社记者：西藏考古的话语权，如何从西方学者逐渐转移到中国学者手中？
霍巍：在各民族考古工作者不断努力下，中国在西藏考古学上关于人类早期文明最主要的三大关键性问题，即人类起源、农业起源、文明起源，这些过去西方学者很少涉猎、且缺乏科学考古材料的领域不断取得突破。西藏考古的话语权逐渐转移到中国学者手中。
举例来说，早期人类是什么时候踏上青藏高原这个问题，西方学者几乎无解。近几年通过中国学者的努力，我们可以有把握地讲，距今5万年前左右，人类已经定居在青藏高原，开始了他们的文明创造。在5000年前左右，已经有了像卡若遗址这样的新石器时代农业聚落，人们在这片土地学会种植小米，随后引进了青稞。
即使是进入有文献记载的西藏历史时期，考古学仍然在很大程度上改写、丰富着西藏历史。如我们在中尼边境吉隆发现的唐代官方使节王玄策所建《大唐天竺使出铭》石碑。这块石碑的发现是目前实证唐—吐蕃—天竺道路的唯一实物证据，比今天大昭寺前的唐蕃会盟碑要早出一百多年。
这项20世纪以来中印交通史、唐蕃交通史上最为重大的考古发现，说明中国学者利用天时地利之便，在西藏考古领域不断取得新成果。目前中国考古工作者提出的关于象雄考古、吐蕃考古、高原丝绸之路考古、西藏佛教石窟寺考古等前沿性的学术课题，已引起国际藏学界高度关注，其研究成果日益得到中外学术界的高度认同。
中新社记者：《大唐天竺使出铭》是否实证了传奇人物王玄策的存在？能否展开讲讲这一石碑的出土过程和意义？
霍巍：文献曾记载，在吐蕃时期，也就是公元7世纪左右，中印之间有一条重要的国际通道，唐代使节王玄策曾利用这条通道前往印度。王玄策第二次出使时，遇上天竺内乱。王玄策和他的副手在吐蕃松赞干布、文成公主以及泥婆罗的帮助下，帮助天竺平定内乱，完成了这项出使工作。
虽然在不少海内外的民间故事中，王玄策常以“大唐第一猛人”的形象出现，但在《大唐天竺使出铭》发现前，学界对唐代中西交往史存在诸多疑惑，无论是王玄策，还是关涉出使路线的蕃尼古道，都对其存在与否有着极大质疑。中外考古工作者曾多次探寻这条古道的遗迹，如19世纪末法国学者烈维·格里逊为了寻找王玄策当年在印度耆崛山所建碑铭的遗迹，曾经亲临实地考察，但最后却不得不“顾此山草木蔓愆，攀登甚难，失望而返”。
1990年6月，我们在吉隆考古调查期间，在当地民众帮助下，寻访到了一块宽81.5厘米、残高53厘米，悬挂着哈达、涂满了酥油的碑刻。老乡长告诉我们，当地藏族民众对这块刻有汉字的“石头”十分崇敬，认为是可以保佑地方平安的“神灵”。
《大唐天竺使出铭》碑铭局部。受访者供图擦洗碑刻后，碑上的文字逐渐显现，首先映入眼帘的便是用篆字书写的额题“大唐天竺使出铭”。这方碑刻虽已残损，但还残留有阴刻楷书24行，从书法和格式上都具有唐代碑铭的特点。经考证，它记录了王玄策第三次出使，是目前西藏发现的年代最早的唐代碑铭，也是唐—吐蕃—天竺道路的重要实证。
中新社记者：为什么西藏文明的轨迹始终朝东发展？西藏考古如何为全人类提供了“高原文明”独一无二的世界样本？
霍巍：青藏高原是地球上平均海拔最高的地区，长期被认为是“人类生命禁区”。西藏考古的科学发现，用大量实物证据打破了这一神话，并提供了早期人类为什么能适应高原、在高寒缺氧的情况下生存发展的人类学依据。
此外，西藏考古还从文化特征上，向世界展示生活在高原上的人群，如何通过他们的艺术创造，在宗教、美术、哲学等方面形成自己的文化特色，成为了非常重要的西藏文化符号。
金刚亥母。刘宝成 摄通过西藏考古还让我们看到，从史前时期到各个历史阶段，生活在这片高原的人们，他们总体的发展趋势是东向发展，和内地紧密联系在一起。
如早在5000年前，卡若遗址的先民就已经和黄河上游地区发生了很密切的联系；唐代的文成公主、金城公主进藏，带来了中原地区先进的宗教、文化、制度、典章、服饰和技术，促成吐蕃加速融入到以唐朝为中心的中华文化圈；元朝西藏纳入到中央行政管辖，从此奠定了西藏与中央政府之间的从属关系，直到明清民国都未曾改变。
这些历史事实都足以证明，西藏自古以来就是中国不可分割的一部分。如果我们问西藏文化的底色在哪里，西藏文化的底色是在东亚文化圈，是中华民族多元一体大家庭中的一员。(完)
受访者简介：
霍巍，现任四川大学历史文化学院(旅游学院)院长、四川大学博物馆馆长、教育部人文社会科学重点研究基地四川大学中国藏学研究所所长等职，任国务院学科评议组考古学科召集人之一、国家社科基金评委、教育部本科教学指导委员会委员、中国考古学会理事、四川省史学会副会长、四川省博物馆学会副理事长等学术职务。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
快三注册地图 |
)