卡罗琳·贝尔托齐、莫滕·梅尔达尔和巴里·夏普莱斯获得了2022年诺贝尔化学奖，来看看原因吧
今年的奖项是什么?
2022年诺贝尔化学奖是关于一种特殊类型的反应，这种反应可以快速、可预测地将分子连接在一起，而且非常精确，甚至可以用于在活细胞内安全地进行化学反应。
它被称为“点击化学”，这个概念描述的是“理想”的反应:高选择性，高产出，适用于许多不同类型的底物。这些反应通常能够在其他竞争分子存在的情况下进行，甚至可以在水中发生。
生物正交化学是一个领域，点击反应是用来进行生物细胞内的化学转化。这项技术为研究细胞内发生的自然过程提供了一种新方法，甚至可能提供以难以置信的精度将药物分子输送到特定细胞的新方法。
获奖者是谁?他们都做了什么?
丹麦哥本哈根大学的莫滕·梅尔达尔和美国加州斯克里普斯研究所的巴里·夏普莱斯奠定了咔哒化学的基础。夏普莱斯是第一个提出“咔哒化学”概念的人，当时他设想了一个精简的合成过程。他希望能够以模块化的方法，通过一些高效的反应来构建复杂的分子。当他首先写了这个想法他解释说，他的目标是“开发一套强大的、有选择性的、模块化的‘模块’，可以在小型和大型应用程序中可靠地工作”。
夏普莱斯和梅尔达尔随后独立地发现了咔哒反应的第一个例子，这个例子后来成为了这个概念的同义词:铜催化叠氮化物-炔环加成。
卡洛琳贝尔托齐他建立在化学原理的基础上，利用活细胞内的反应将其提升到了一个全新的水平。大多数化学家都是在精心控制的条件下进行实验的——比如在惰性气氛下的烧瓶中，周围没有其他化学物质干扰实验过程——贝尔托齐则接受了在细胞的生化汤中进行化学实验的挑战，因为在细胞中，各种分子和官能团都有可能干扰反应。
她的团队开发了新的咔哒反应，包括无铜版本，避免了与原始咔哒化学反应相关的有毒副作用。这些技术使研究人员能够研究以前无法研究的生物化学方面，如涉及糖与蛋白质结合的过程。这项工作为生物化学过程提供了新的理解，例如解释病毒如何感染细胞的分子机制。
其中一个名字听起来很熟悉……
这三位化学家在各自的领域都是大名鼎鼎的人物，但夏普莱斯也加入了一个获得过两次诺贝尔奖的科学家团队。2001年，他因在手性催化氧化反应方面的工作获得了他的第一个诺贝尔奖，现在他成为了第五位获得第二个诺贝尔奖的人。
其他两届获奖者包括约翰·巴丁(物理学和化学)、玛丽·居里(物理和化学)和莱纳斯·鲍林(化学与和平)。弗雷德里克·桑格是另一位两次获得诺贝尔化学奖的人。
他最喜欢的分子是水．
它是如何工作的?
虽然咔哒化学的概念可以应用于许多不同的化学反应，但铜催化的叠氮烷基环加成可能是最重要的例子。在这个过程中，含有高活性叠氮化物的分子在铜离子催化剂的存在下与炔反应。叠氮化物和炔“咔咔”地合在一起，形成一个单一的产物分子，其特征是新形成的三唑基团。
新的铜催化方法引起了人们的强烈兴趣，因为它避免了不必要的副产物的形成，这是以前方法的主要问题。它还适用于含有大量官能团的分子，并且可以在水中进行——避免了对环境有害的有机溶剂的需要。咔哒反应的这澳门万博公司些特征意味着化学家们现在可以用一个直接可靠的反应把简单的分子积木连接在一起。
在20世纪90年代，Bertozzi正在研究聚糖——在蛋白质和生物细胞表面发现的碳水化合物分子。它们在许多生物化学过程中起着至关重要的作用，但由于它们复杂的分支结构和可变的立体化学，识别和处理聚糖的技术落后于用于研究其他生物分子(如DNA和蛋白质)的技术。
Bertozzi想要将荧光分子连接到聚糖上，使它们更容易被绘制出来。这项工作的关键是找到一种合适的化学反应，这种化学反应不会与细胞内的其他生化物质相互作用——她称之为生物正交化学。
她早期的努力包括使用叠氮化物将荧光分子附着在聚糖上，随着21世纪初关于新的咔哒化学反应的报道开始出现，Bertozzi意识到这些可能正是她正在寻找的反应。
最初的铜催化反应的一个问题是铜离子是有毒的，可以催化生物细胞内其他不必要的反应。贝尔托齐意识到，如果一个炔可以被强迫成一个高度紧张的环状，它与叠氮化物的反应将如此迅速，以至于不需要铜催化剂。她的菌株促进叠氮炔烃环加成第一次出版在2004年，它为一系列生物正交化学打开了大门，为生物分子如何在细胞中相互作用以及疾病如何在分子水平上发展提供了新的理解。
那么接下来会发生什么?
自Sharpless首次提出点击化学概念以来，点击化学领域迅速发展——每年有超过1000篇论文发表，引用该技术，每年有数百个含有三唑部分的结构被存放在CCDC中(21世纪初只有少数)。甚至连他自己本周报告了一种新的点击化学变体．这些都促成了一个新兴的领域，为化学家提供了新的方法来制造各种具有有用性能的新材料。例如，通过将叠氮化物添加到感兴趣的材料中，其他含有炔的分子可以捕获光或导电。
在生物正交化学的发展领域，研究人员已经使用点击反应来研究各种生物化学。例如，它们被用于修饰核苷酸，并将非天然氨基酸添加到蛋白质中，或将核苷连接在一起合成DNA．
点击化学也可以用于治疗。例如，Bertozzi的小组已经证明，某些聚糖会干扰人体对某些癌症肿瘤的攻击。基于这些见解，她的团队开发了一种将聚糖特异性抗体附着在攻击聚糖的酶上的方法——一种基于这一概念的药物，目前正在临床试验中进行测试。
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