645万奖金 诺贝尔化学奖为什么又发给了他

2022年10月5日，诺贝尔奖委员会宣布将2022年诺贝尔化学奖颁发给美国化学家Carolyn R. Bertozzi，丹麦化学家Morten Meldal和美国化学家Karl Barry Sharpless，获奖原因是他们为“点击化学和生物正交化学的发展”做出了突出的贡献。

他们将共同获得1000万瑞典克朗（折合人民币645.59万元）的奖金。

其中，美国化学家Karl Barry Sharpless已经是第二次获得诺贝尔化学奖，是诺贝尔奖历史上第五位两次获得诺贝尔奖的学者，此前的4位分别是居里夫人（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）。

Sharpless与Morten Meldal是点击化学的奠基者。点击化学作为具体方法，“激活”了生物正交化学，从2001年至今，也只有21年的历史。

点击化学、生物正交化学究竟是什么技术？凭什么可以为Sharpless赢得第二次获得诺奖的机会？在实践中又有哪些应用？

化学王冠上的明珠

2001年，刚刚因为“不对称的氧化催化”中的贡献，拿到当年的诺贝尔化学奖之后，时年59岁的Sharpless又首次提出了“点击化学”的概念，旨在解决上当时困扰化学界的复杂化合物难以合成的问题。

他注意到自然界中非常复杂的核酸、蛋白等物质，都是简单的单体通过某些反应组合在一起形成的，于是设想通过某种化学反应，可以非常简单、高效地将任意两个单体拼接在一起。

这也是点击化学出现的基础。而点击化学中的点击“click”，来自扣安全带的过程，本意也有简单、高效的意味。

2002年，Sharpless团队和Medal团队分别利用“一价铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应”（CuAAC）实现了这个设想，并且分别独立报道了出来。

在这个反应中，叠氮与炔烃形成了一个环形结构，叫做“三唑”，被誉为“化学王冠上的明珠”，也就是扣安全带形成的“卡扣”。二人的研究，以铜作为催化剂，使原本需要在高温条件下发生的反应，在常温下也可以进行。

这相当于把单反相机变成了手机拍照，使整个过程更加高效、便捷。按照诺贝尔化学委员会主席Johan qvist的说法，点击化学就是要用简单的路线来构建功能性分子。这项技术的问世，无疑又进一步开拓了化学的边界。

不过，早期用铜来做催化剂的反应中，高价的铜容易产生生物毒性物质，因此点击化学反应无法在生物体中进行。

Carolyn R. Bertozzi改进了这种方法，在2004年发表的文章中，她将这种无铜反应命名为“应变促进炔叠氮化物环加成”并将其应用于多聚糖的追踪。这也使点击化学得以在生物体内发挥作用。

作为一种工具，点击化学最早是用于示踪，也就是在实验中跟踪物质在生物体内的分布和变化情况。

比如：研究者在A物质上加一个叠氮基团或者说“N3基团”，再将其注射到小鼠体内，几天后再注射能与N3集团反应的带有“炔基”的标记物B，N3基团就会像安全带卡扣一样锁住标志物B，从而显示出物质A在小鼠体内的变化情况。

2014年Sharpless团队又进一步六价硫氟交换反应（SuFEx），作为一种发现工具，它进一步扩大了点击化学的应用范围。

由点击化学，复杂化合物的合成也变得像拼积木一样简单、快捷。