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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.

外媒看中国防疫：“强劲的经济复苏就在前面”******

　　新华社北京1月3日电题：外媒看中国防疫：“强劲的经济复苏就在前面”

　　新华社记者

　　近期，境外媒体纷纷关注到，北京等已渡过疫情高峰的中国城市，复工复产步伐加快，消费活力涌现；道路上的卡车数量增长，国内航班数量上涨，出境航班预订量上升，影院人数增加。疫情防控措施优化调整后，中国经济将出现强劲复苏，并为全球经济稳定和增长起到明显提振作用。

　　“中国经济将实现比预期更快的复苏”

　　外媒称，在中国疫情防控措施调整转段后，上海、武汉等多地民众参加跨年庆祝活动，祈福新一年更美好。

　　法新社1日报道说，在北京，年轻人涌向俱乐部、音乐场所和酒吧；在上海，戴口罩的年轻人在标志性的外滩附近街道上迎接新年到来；在武汉，午夜钟声敲响时，人群放飞节日气球。

　　中国防疫政策优化调整后，北京等多个城市生产生活陆续恢复正常，经济活力复苏。

　　多家外媒对中国优化疫情防控政策后的经济复苏保持乐观。新加坡《联合早报》援引经济学家的观点说，2023年中国经济出现更快、更强反弹的可能性越来越大。

　　彭博社观察到，元旦前一周，北京、成都和武汉等地的地铁乘客人数增加40%—100%，交通拥堵程度上升约150%—240%，表明这些地区的居民正重返工作、购物和餐馆。

　　彭博社报道指出，虽然经济社会活跃度远低于疫情前的水平，但北京等城市活力的快速反弹表明，一旦这波疫情过去，中国经济能够实现比预期更快的复苏。

　　英国《金融时报》援引花旗银行分析师预测说，中国2023年社会消费品零售总额将增长11%，达50万亿元人民币，绝大部分主要城市1月中旬前将渡过疫情高峰。报道称，投资者和分析师预测“未来一年将更加光明”。

　　路透社报道援引国泰君安国际首席经济学家周浩的观点称：“总的来说，我们认为中国经济最糟糕的时期已经过去，强劲的经济复苏就在前面。”

　　“全球投资者渴望回到中国做生意”

　　疫情防控措施优化调整后中外人员往来暂行措施1月8日起实施。内容包括：不再对入境人员实施全员核酸检测，对健康申报正常且海关口岸常规检疫无异常者，可放行进入社会面；取消国际航班的客座率限制；进一步优化复工复产、商务、留学、探亲、团聚等外籍人士来华安排，提供相应签证便利。

　　多家外国在华商会等机构认为，此举有助于恢复中外人员往来和商务旅行，重振投资营商信心。

　　美联社报道说，对于中国结束对入境旅客实行隔离，众多外企表示欢迎，认为这是朝着重振商业活动迈出的重要一步。报道援引中国美国商会董事会主席华刚林的话称，“这为恢复正常商务旅行扫清了道路”。

　　据《金融时报》报道，中国美国商会总裁何迈可预料新一年外国高管们将前往中国。一家在中国内地设有工厂的大型日本制造商的高管表示，他和同事预计将很快赴华。

　　这篇报道援引投资机构PAC创始人廖明的话说，全球投资者渴望回到中国做生意。

　　“在世界迎来2023年之际，中国已经准备了一份礼物。”肯尼亚《民族报》网站在一篇题为《中国防疫新政策对世界经济是利好》的报道中说。

　　文章说，新政策为疫情以来没有返回中国或者没有去过中国的国际学生的未来注入希望，也让许多商人有机会重新激活他们在中国的商业网络。

　　世界将受益于中国经济的复苏

　　“无论如何，中国和世界其他地区一样，会逐渐走出新冠疫情的阴影，世界最终将受益于中国经济的复苏。”美国福布斯新闻网题为《中国新冠疫情防控新阶段对全球经济有重要影响》的文章说。

　　世界旅游组织的数据显示，疫情前中国是世界最大的旅游消费国，2018年中国公民出境游支出超过2770亿美元。

　　美国《华尔街日报》题为《中国人“报复性旅行”将提振2023年旅游业》的报道称，中国重新开放边境意味着中国游客的回归将提振过去依赖他们的企业，特别是在一些周边国家的企业。重新开放对中国的航空公司和旅行社来说显然是好消息，且这些利好将向更广范围扩散。

　　《金融时报》援引麦肯锡全球董事合伙人沈思文预测，到2023年夏季，中国游客出境游将恢复至2019年同期约50%的水平。上海一家旅行社的经理说，1月下旬农历新年期间将出现旅游“井喷”。

　　“我们预计，这将对其他东盟国家的经济产生比越南更大的影响，因为这些国家与中国国内经济的关联度更大。”越通社报道援引越南资本公司首席经济学家迈克尔·科卡拉里的话说。

　　路透社把中国消费者即将为世界各地带来的经济提振比喻为“报复性”反弹。

　　这家通讯社报道说，中国占全球奢侈品市场消费总额的21%。随着1月21日开始的中国农历新年假期临近，全球各地的酒店、餐饮行业也开始做好准备，希望从即将到来的旅游热中获利。

　　肯尼亚《民族报》报道认为，中国防疫政策优化调整利好全球经济，中国作为世界第二大经济体有望在全球经济稳定和增长中发挥重要作用。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）