有时候,简单的答案就是最好的。
Barry Sharpless和Morten Meldal因他们将化学带入了功能主义时代,奠定了点击化学的基础,而被授予2022年诺贝尔化学奖。共同分享了今年的这一奖项的还有Carolyn Bertozzi,她将点击化学带入了一个新的维度,并开始使用它来绘制细胞。她的生物正交反应为现在的更有针对性的癌症治疗、以及其他许多应用做出了贡献。
简单且直白的问题
自现代化学于18世纪诞生以来,许多化学家都以自然为榜样,希望能够人工创造出在植物、微生物和动物中发现的复杂的分子结构。构建越来越复杂的化学物质也成了化学家们长久以来的愿望。
对天然分子的模仿也常常是药物研究的一个重要部分,并且因此产生了许多极其出色的分子结构。但这样的产出往往非常耗时且代价高昂。因为复杂分子的构建需要经过许多步骤,每一步都会多多少少产生一些不必要的副产物,这些副产物都需要被清除,从而造成非常大的材料损失。
2022年诺贝尔化学奖就是关于寻找新的化学理想,并让简单性和功能性获得优先权。诺贝尔化学委员会主席Johan Åqvist说:“今年的化学奖所研究的,并非是那些过于复杂的问题,而是简单且直白的问题。那些功能分子甚至可以通过一条直接的路线来构建。”
事实上,这是Sharpless获得的第二个诺贝尔化学奖(是第五位两次荣获诺奖的科学家)。大约在2000年,他创造了“点击化学”的概念,这是一种简单而可靠的化学,在这种化学中,化学反应发生迅速,且能避免产生不必要的副产物。
不久之后,Meldal和Sharpless各自独立地发展出了对现在的点击化学来说最宝贵的明珠——铜催化叠氮-炔环加成。这是一种巧妙而高效的化学反应,现在已经被广泛使用。它的众多用途包括用于制药的开发、DNA的绘制,以及创造更具有目标用途的材料。
当加入铜离子时,叠氮化物和炔的反应非常高效。这个反应将分子以一种简单的方式连接在一起,如今被广泛使用。
将点击化学带入新维度
Bertozzi则将点击化学提升到了一个新的高度。为了绘制那些细胞表面的重要但又难以理解的生物分子——聚糖——的图谱,她开发了能在生物体内运作的点击反应。她的生物正交反应可以在不破坏细胞的正常化学反应的情况下发生。
这些反应现在在全球范围内被用于探索细胞和追踪生物过程。利用生物正交反应,科学家改进了抗癌药物的靶向性,现在这些药物已经投入了临床试验。
生物正交化学照亮了细胞。
点击化学和生物正交反应将化学带入了功能主义时代。为人类带来最大的福音。
#创作团队:
撰文:原原
#参考来源:
https://www.nobelprize.org
#图片来源:
封面图:Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
首图:Nobel Media AB 2018. Photo: Alexander Mahmoud
插图:Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences