【诺奖揭晓】2022年诺贝尔化学奖揭晓！81岁 “不聪明” 两次获奖

2022 年 10 月 5 日北京时间 17 时 45 分许，2022 年诺贝尔化学奖授予美国学者 Carolyn R. Bertozzi，丹麦学者 Morten Meldal，美国学者 K. Barry Sharpless， 以表彰他们 “对点击化学和生物正交化学的发展 ” 的贡献CoinFit。

Carolyn R. Bertozzi, 出生于1966年，1993年在加州大学伯克利分校获得化学博士学位CoinFit。美国国家科学院院士，美国国家发明家科学院院士，美国加利福尼亚州斯坦福大学 Anne T. 和 Robert M. Bass 教授。

Morten Meldal, 丹麦有机化学家，哥本哈根大学教授CoinFit。1954 年生于丹麦，于丹麦技术大学(DTU)获得化学工程学士博士学位。主要研究领域为组合化学和多肽化学。此外，也作为以铜催化叠氮和炔烃环加成反应为关键反应的点击化学的共同开发者而闻名。

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K. Barry Sharpless, 美国化学家CoinFit。1941年4月28日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W. M. Keck讲座教授、中科院上海有机化学研究所特聘教授。美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士。其对不对称合成的研究广为人知，较有名的化学反应包括夏普莱斯不对称环氧化反应和夏普莱斯不对称双羟基化反应等。近年来，由其引入的点击化学合成理念在学界产生了较大影响。

值得一提的是，这是他第二次获得诺贝尔化学奖，2001年，他因“在手性催化氧化反应方面的卓越工作”而获奖CoinFit。

获奖成果

It just says click – and the molecules are coupled together

The Nobel Prize in Chemistry 2022 is about making difficult processes easier. Barry Sharpless and Morten Meldal have laid the foundation for a functional form of chemistry – click chemistry – in which molecular building blocks snap together quickly and efficiently. Carolyn Bertozzi has taken click chemistry to a new dimension and started utilising it in living organisms.

Chemists have long been driven by the desire to build increasingly complicated molecules. In pharmaceutical research, this has often involved artificially recreating natural molecules with medicinal properties. This has led to many admirable molecular constructions, but these are generally time consuming and very expensive to produce.

“This year’s Prize in Chemistry deals with not overcomplicating matters, instead working with what is easy and simple. Functional molecules can be built even by taking a straightforward route,” says Johan Åqvist, Chair of the Nobel Committee for Chemistry.

Barry Sharpless – who is now being awarded his second Nobel Prize in Chemistry – started the ball rolling. Around the year 2000, he coined the concept of click chemistry, which is a form of simple and reliable chemistry, where reactions occur quickly and unwanted by-products are avoided.

Shortly afterwards, Morten Meldal and Barry Sharpless – independently of each other – presented what is now the crown jewel of click chemistry: the copper catalysed azide-alkyne cycloaddition. This is an elegant and efficient chemical reaction that is now in widespread use. Among many other uses, it is utilised in the development of pharmaceuticals, for mapping DNA and creating materials that are more fit for purpose.

Carolyn Bertozzi took click chemistry to a new level. To map important but elusive biomolecules on the surface of cells – glycans – she developed click reactions that work inside living organisms. Her bioorthogonal reactions take place without disrupting the normal chemistry of the cell.

These reactions are now used globally to explore cells and track biological processes. Using bioorthogonal reactions, researchers have improved the targeting of cancer pharmaceuticals, which are now being tested in clinical trials.

Click chemistry and bioorthogonal reactions have taken chemistry into the era of functionalism. This is bringing the greatest benefit to humankind.

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CoinFit。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CoinFit。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CoinFit。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）CoinFit。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CoinFit。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CoinFit。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。

生物正交化学

一个不简单的学术任务锻造出一把生化“利剑”，轻轻一击，便为生物化学开疆扩土CoinFit。在生物正交化学出现之前，荧光蛋白标记法是蛋白质层面最热门，最广泛的方法，通过基因编辑蛋白质，与绿色荧光蛋白质或者其变体结合打上标记，从而跟踪被标记物的结构、功能。但这个方法有一明显缺陷：标记物蛋白往往很笨重，容易影响被标记生物分子，改变实验结果。

而Bertozzi开发出的“生物正交化学”方法则轻便得多：让两个小分子在活细胞环境中相互作用，形成反应类型单一但彼此相连的共价键CoinFit。然后如同“桥梁”一般，其中一个小分子通过代谢标记法与靶点糖分子整合，而另一个则与化学标记物结合。在整个过程中，小分子以及靶点大分子的整合借助生物体内已有的生化反应，却不会影响反应本身。2005年，Bertozzi团队发表在《自然·化学生物》（Nature Chemical Biology）的一篇论文详细阐述了该实验策略。

来源：论文 《生命系统中的化学》

也正是Bertozzi团队正式创造出“生物正交化学”（Bioorthogonal chemistry）这一术语，并一直引领着该领域的发展CoinFit。根据定义，生物正交化学是在生物环境中发生的一组对生物分子影像微小，或对生化过程干扰微小的反应。所谓“正交”，便有相互独立，不加干涉的涵义。

将点击化学带入新维度

Bertozzi将点击化学提升到了一个新的高度CoinFit。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CoinFit。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CoinFit。

点击化学和生物正交反应将化学带入了功能主义时代CoinFit。为人类带来最大的福音。

近5年诺贝尔化学奖得主名单

2021年诺贝尔化学奖授予德国科学家本杰明·李斯特 (Benjamin List) 和美国科学家戴维·麦克米伦 (David MacMillan)，以表彰他们对不对称有机催化的发展所作出的贡献CoinFit。

2020年诺贝尔化学奖授予埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和詹妮弗·杜德纳（Jennifer A. Doudna），以表彰她们在“凭借开发基因组编辑方法”方面作出的贡献CoinFit。

2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫（John B. Goodenough），斯坦利·威廷汉（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们在锂离子电池领域的贡献CoinFit。

2018年诺贝尔化学奖授予美国科学家弗朗西斯·阿诺德（Frances H. Arnold）、美国科学家乔治·史密斯（George P. Smith）和英国科学家乔治·保罗·温特（Gregory P. Winter），以表彰他们在“酶的定向进化”以及“多肽与抗体的噬菌体展示技术”领域的贡献CoinFit。

2017年诺贝尔化学奖颁给了雅克·迪波什（Jacques Dubochet）、约阿基姆·弗兰克（Joachim Frank）和理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术CoinFit。

诺奖小知识

历史上获得两次诺奖的科学家只有4位，居里夫人（物理奖、化学奖）、巴丁（物理奖、物理奖）、鲍林（化学奖、和平奖）、桑戈（化学奖、化学奖）CoinFit。今天美国科学家Sharpless成为第五位获得两次诺奖的科学家。他上次获奖是2001年，今天第二次获奖。他的姓Sharpless可以开玩笑曲解为“不聪明”。请允许我们小小幽默一下。

（来源： 诺贝尔奖官网、 原理、知识分子、中国新闻网等）

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