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.
（新春走基层）内蒙古乡村振兴见闻：村强民富产业兴******
中新网呼和浩特1月12日电 题：内蒙古乡村振兴见闻：村强民富产业兴
中新网记者 张林虎
过去10年，从脱贫攻坚到乡村振兴，内蒙古自治区农村牧区面貌发生了翻天覆地的变化；从特色种养殖到“北果南卖”新思路，一幅农村美、农民富、产业兴的乡村振兴画卷在祖国北疆徐徐展开。
农村美：乡村要振兴
“新盖的羊圈不仅宽敞，还有接羔保育房，隔着玻璃就能看到每只羊的待产情况，冬天也不怕冻了。”12日，内蒙古乌兰察布市四子王旗忽鸡图乡麻黄洼村村民苏补云说。
四子王旗位于我国正北方，北与蒙古国接壤，国境线全长104公里，总面积2.55万平方公里，是典型的地广人稀地区。
图为养殖户正在为羊添加草料。 李宁 摄2022年，作为四子王旗乡村振兴示范村，麻黄洼村使用京蒙协作资金800万，建成了杜蒙肉羊育种联合体标准化繁育小区。
麻黄洼村党支部书记王俊平向中新网记者介绍，这个小区占地128亩，建设高标准羊舍36座，每座均配套青贮窖、储草棚、接羔保育房、储粪池等基础设施，集中回收羊粪生产有机肥，实现人居与牲畜饲养分开、生产区与生活区分离。
苏补云一直以养羊为生，随着人畜分离养殖小区的建成，他家的羊都乔迁了“新居”。“统一养殖、防疫、饲草料、回收，这种模式减轻了劳动强度，也增加了收入。”
如今的麻黄洼村，不仅有产业富民的“气质”，更有景美宜居的“颜值”。
据了解，2022年四子王旗共落实京蒙协作资金5659.5万元，实施乡村振兴示范村建设项目17个，目前已完成16个。
忽鸡图乡党委书记张文杰表示，明年要稳步扩大养殖规模，户均养殖基础母羊由30只扩大到60只，户均年纯收入由现在的5万元提高到10万元。“同时辐射带动本村其他农户和周边其他村农户加入养殖序列，增加养殖收入。”张文杰说。
农业强：产业现代化
在距离麻黄洼村1000公里之外的通辽市开鲁县义和沙拉村，米学娇正在指挥搬运工往冷藏车上搬运鸡心果。
“今天这车货是发往广州的。到现在为止，今年的销量已达到50余万斤，我们的鸡心果果香浓郁、口感甜脆，在南方销售得特别好。”米学娇说，因为有了冷库，实现了果品反季销售，效益也特别好。
米学娇夫妇从事彩钢门窗生意多年，随着家乡林果产业的发展，夫妻俩便有了“北果南卖”的想法。巧的是，村里当时正在争取冷藏库建设项目。
义和沙拉村党支部书记宫佳军介绍，村里有果树3800亩，其中2000亩正处盛果期。为延长果品上市时间、增加果农收入，村党支部领办的合作社与米学娇夫妇共同出资建设冷藏库。
2022年秋天，冷藏库投入使用，并高于市场价优先收购本村当季果品，收益按投资比例分成。
“每斤果能多卖约1元钱，果农每亩地能多收入400多元钱，村集体每年也能增收5万元。”宫佳军说，冷库的建成，让村里80多户果农销路不愁、增收无忧。
“我家有30多亩林地，栽的全都是鸡心果。外地客商收购价为每斤3.5元，我们村的冷库是每斤4.5元，而且不分等级，全都要。”在果农宫远辉看来，村委会通过发挥党支部的火车头作用和能人的示范带头作用，对果品进行“冷处理”，带来果农与村集体双增收的“热效应”。
资料图。图为鸡心果收购现场。 胡建华 摄农民富：生活有奔头
从精准扶贫户到致富带头人，5年时间，巴彦淖尔市乌拉特前旗永福村农民李锦的生活发生了日新月异的变化。
李锦原本的生活并不差，后来却因病致贫，2016年被列为精准贫困户。他靠着产业扶贫资金，买了一头成年奶牛开始发展养殖业。
清扫牛槽、加水喂草、整理圈舍……李锦每天都在牛圈里忙碌着。
好政策加上勤劳的双手，让李锦牛场的规模迅速扩大，他也摇身一变，从一头牛的小养殖户，变成了家庭牧场主。2019年，李锦的家庭牧场年收入近30万元。
图为米学娇(右)指挥果品出库。 胡建华 摄“脱贫要靠自己，要靠辛苦的劳动，不能有等靠要的思想，否则一辈子也富不起来。”这句话成了李锦的口头禅。
产业扶贫政策让李锦过上了好日子。他感恩党的扶贫政策，也感谢乡亲们的帮助和支持，自己脱贫后，把学到的养殖知识和积累的经验，向村民们倾囊相授，带动当地村民发展养牛。
“现在牛场实现了自繁自育，全村有200多户村民跟着我一起发展养殖业，打算将来慢慢把种群扩大，致富增收不是梦。”李锦说。(完)
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