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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.
音乐架桥 海内外共享欢乐春节和合之美******
中新网郑州1月15日电 (记者 韩章云)1月14日，正值中国北方小年，文化和旅游部2023年“欢乐春节”全球活动启动仪式暨“欢乐春节和合共生”音乐会在河南郑州举行。
本次活动由文化和旅游部指导，中国对外文化交流协会、河南省文化和旅游厅联合主办。文化和旅游部部长胡和平致辞并宣布活动启动，河南省省长王凯出席仪式并致辞。
文化和旅游部部长胡和平宣布2023年“欢乐春节”启动。 程航 摄小年夜的河南艺术中心大剧院灯火璀璨，一排排红灯笼、软萌可爱的兔子吉祥物装点出浓浓的中国年味儿。中西合璧的音乐会，面向全球进行直播，以音乐架桥，与海内外观众共享中国春节和合之美。多年来，频频“出海”“出圈”的中国优秀文化，在带去独特体验的同时，也增进了文明交流互鉴。
“文化大餐”中西合璧、古今交融展和合之美
自2001年起连续举办22年的“欢乐春节”活动，已覆盖全球100多个国家，越来越多的文化元素融入到“欢乐春节”活动中，越来越多的外国民众加入到庆祝中国春节的人群中。
在此基础上，“欢乐春节和合共生”音乐会的节目设计中西合璧，古今交融，为海内外观众呈上精心烹制的“文化大餐”，共享中国春节的文化之美、生活之美、和合之美。
音乐会分为“天、地、人、和”四个篇章。在古风国韵的基底上，以传统民乐入题，巧妙运用古乐、民乐、交响乐、琵琶、街舞、芭蕾舞、太极拳、剪纸等中西文化元素，呈现中西文化交流与碰撞的和谐之美，向世界传达中华文化“和合与共”的哲学思辨和中国智慧。
中央民族乐团的古乐演奏《颂·黄钟大吕》，贾湖骨笛、编钟、编磬等12种乐器的交相呼应，将华夏文明的礼乐文化铺展在观众面前，气势恢宏、庄重肃穆，展现出新春佳节盛大的仪式感。
中央民族乐团的古乐演奏《颂·黄钟大吕》。 韩章云 摄如果说古风元素让音乐会文化气息十足，而科技元素的运用带来的则是满满的现代感与时尚感。
著名琵琶演奏家赵聪与虚拟歌手洛天依跨界合作的“元宇宙”风格作品《神鸟》，随着琴弦拨动，殷商甲骨文、青铜文化与古蜀三星堆文明不期相遇，开启一段穿越时空的奇妙之旅。
琵琶演奏家赵聪演奏《神鸟》。 韩章云 摄《太极随想曲》则融合钢琴、古琴演奏，电子音乐、太极拳、街舞等艺术形式，碰撞出世界非物质文化遗产太极拳以及太极文化的独特魅力。
最独特的当属中国名曲《茉莉花》和意大利歌剧《图兰朵》中的著名咏叹调《今夜无人入睡》的旋律完美交融，来自全球各地不同肤色的人们用中文“云合唱”《让世界充满爱》……音乐架起桥梁，节日铺陈欢庆底色，天地人和，和合共生，奏响春之欢乐乐章。
据导演组介绍，本次音乐会历经半年多筹划，260人参与演出，超500人的导演团队先后在北京、上海、河南等七个不同的摄影棚完成创作置景与拍摄制作。
图为2023年“欢乐春节”启动仪式现场展出的非遗项目牡丹香包。 韩章云 摄中国优秀文化频频“出海”“出圈”促文明互鉴
春节作为中华民族的重要传统节日，凝结着中华文明的精神标识和文化精神，蕴含着辞旧迎新、团圆、幸福、和谐、安宁等丰富的文化内涵，与全人类的共同价值高度契合。
文化和旅游部部长胡和平在致辞中说，“欢乐春节”活动自2001年推出以来，风靡海内外，形成品牌，逐步成为全球共庆共享的文化嘉年华，助力民心相通，推进人文交流的桥梁纽带，也是中华文化走向世界、世界人民读懂中国的美丽窗口。
“我们真诚期待以举办‘欢乐春节’活动为契机，不断深化拓展中外文化和旅游交流合作，构筑文明交流互鉴宽广平台，以凸显中华文化符号、丰富价值内涵的艺术作品、文化产品、交流活动，共绘相知相亲‘同心圆’，扩大互信互利‘朋友圈’，为构建人类命运共同体、开创人类更加美好的未来携手努力、续写华章。”胡和平说。
当晚启动仪式后的文艺演出中，国家一级演员、著名豫剧表演艺术家汪荃珍表演了豫剧《抬花轿》选段。她表示，这一节目的选取背后有着更深刻的含义。
“老一辈的豫剧表演艺术家早已‘抬着花轿’走出国门，在世界各地演出，备受海外观众的喜爱。”汪荃珍说，艺术无国界，美好的艺术表演会引发观众的共鸣。“在小年夜为海内外观众表演《抬花轿》选段，希望他们能感受到中国春节的喜庆氛围，祝愿大家能度过一个祥和、欢乐的春节。”
图为2023年“欢乐春节”启动仪式后的文艺演出，豫剧表演艺术家演出豫剧经典选段。 程航 摄当晚，郑州歌舞剧院的古典舞蹈《唐宫夜宴》再次上演，俏皮可爱的“唐宫小姐姐”们与海内外观众共贺佳节。
在春节前夕再次演出《唐宫夜宴》，舞蹈演员易星艳有很多感触。她表示，《唐宫夜宴》正是在春节被观众所知的，希望这个轻松、美好的舞蹈节目今年能继续带给大家独特的文化体验。
郑州歌舞剧院院长孙书杰介绍说，自2014年起，郑州歌舞剧院就承担国家对外文化交流演出，截至目前已出访40多个国家和地区，其中参与最多的对外文化交流活动正是“欢乐春节”。
“这些年参与对外文化交流活动，我们感触最深的就是越来越多的外国朋友对中国文化的关注和喜爱，《唐宫夜宴》火爆出圈，正是海内外观众对中国优秀文化艺术喜爱的一种表现。”孙书杰表示，郑州歌舞剧院已收到众多海外艺术团体、民间文艺组织的邀约，他相信不久后，包括《唐宫夜宴》在内的中国优秀文艺节目将在海外为观众带来独特的艺术体验。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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