像玩積木一樣「玩轉」化學!2022年諾貝爾化學獎解讀

科技日報 發佈 2022-10-05T20:33:14.185965+00:00

當地時間10月5日,瑞典皇家科學院宣布,美國科學家卡羅琳·貝爾托西、丹麥科學家摩頓·P·梅爾達爾、美國科學家卡爾·巴里·夏普利斯榮膺2022年諾貝爾化學獎,以表彰他們在點擊化學和生物正交化學領域作出的貢獻。

◎ 科技日報記者 劉霞

當地時間10月5日,瑞典皇家科學院宣布,美國科學家卡羅琳·貝爾托西、丹麥科學家摩頓·P·梅爾達爾、美國科學家卡爾·巴里·夏普利斯榮膺2022年諾貝爾化學獎,以表彰他們在點擊化學和生物正交化學領域作出的貢獻。

諾貝爾獎委員會解釋稱,今年的諾貝爾化學獎授予了一種簡化困難的過程!

夏普利斯和梅爾達爾為化學的功能形式——點擊化學奠定了基礎。利用點擊化學方法,構建分子的模塊可以像搭扣一樣「click」(咔嗒)一聲,快速有效地耦合在一起。貝爾托西則將點擊化學帶入了一個新的維度,並開始將其應用於生物體。

長期以來,化學家們一直渴望構建出越來越複雜的分子。在藥學研究領域,這通常涉及到對具有藥用性質的天然分子進行人工再造。科學家們殫精竭慮的研究催生出了很多令人驚嘆的分子結構,但構建過程耗時長,而且生產成本很高。

諾貝爾化學獎委員會主席約翰·克維斯特說:「今年的化學獎授予了簡化困難的過程——即使採取簡單的方法也可以構建出功能分子。」

夏普利斯開創了這一局面。大約在2000年,他提出了點擊化學的概念,這是一種簡單可靠的化學形式,反應迅速,而且避免了不必要的副產品。

不久之後,梅爾達爾和夏普利斯分別介紹了現在點擊化學領域「王冠上的寶石」:銅催化末端炔烴與疊氮化物的環加成反應。這是一種優雅而高效的化學反應,目前已被廣泛應用於多個領域:藥物開發、繪製DNA圖譜以及創建用途更廣的新材料。

貝爾托西則將點擊化學提升到新的水平。為了在細胞表面繪製重要但難以捉摸的生物分子——聚糖,她開發了在生物體內起作用的點擊反應,這一生物正交反應不會破壞細胞的正常化學反應。

這些反應現在被全球各地的科學家們用於探索細胞和跟蹤生物過程。比如,利用生物正交反應,研究人員改進了癌症藥物的靶向性,目前正在臨床試驗中開展相關測試。

點擊化學和生物正交反應將化學帶入了功能主義時代,這給人類帶來了巨大的利益和福祉。

值得一提的是,這也是夏普利斯在2001年因手性催化氧化反應獲諾貝爾化學獎以來,第二次摘得諾貝爾化學獎的桂冠。

編輯:張琦琪

審核:朱麗

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