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.

“奥利粤饼干”“太白兔奶糖”混进春节礼单******

　　“奥利粤饼干”“太白兔奶糖”混进春节礼单

　　农村山寨食品调查

　　□ 本报记者 赵丽

　　桌上一盒零食，里面有“小白兔奶糖”“奥密奥饼干”等 ，热情 的亲戚抓了一把塞到袁成程手里 ；临走时，亲戚又拿出一盒“六个甄核桃”作为回礼……这 是今年春节期间在北京打工 的袁成程回到湖南老家，走亲访友时遇到 的一幕。

　　袁成程已不是第一次遇到这样的山寨食品 。

　　春节期间购买礼品走亲访友 是我国传统习俗 ，然而在农村一些地区，部分商家仿冒名牌、生产销售山寨礼品和“三无”产品的情况屡见不鲜。不仅扰乱市场秩序、损害消费者权益 ，也使心意打了折扣 。

　　中国消费者协会律师团成员 、北京市中闻律师事务所律师李斌近日接受《法治日报》记者采访时说 ，农村消费者本身识假辨假能力不强，加上农村地区较为分散，监管力量和消费者维权意识、维权能力都相对薄弱 ，造成山寨食品在农村长期存在 ，节假日尤甚，亟待加强整治。

　　“4箱礼品3箱假货！”今年1月25日 ，重庆一女士发视频称过年收到“六个石磨”“养生核桃”“新六纯核桃” ，4件礼品中3箱是假货 。视频一出，立刻引发广大网友共鸣，纷纷表示春节期间买到过“六个铁核桃”“康帅傅”“奥利粤饼干”等。

　　据公开报道 ，春节期间 ，在各地尤其 是农村市场 ，既有山寨食品，还有山寨烟酒等 。为此 ，相关部门采取了不少整治措施 ，也取得了一定成效，但未根本解决问题。

　　在中国法学会消费者权益保护法学研究会副秘书长陈音江看来，山寨礼品横行农村市场，既反映出消费者品牌意识缺失，会因为山寨食品价格低廉而选择购买 ，也说明责任主体法律意识淡漠。农村地域辽阔 ，商超网点分散 ，给监管和整治工作带来了一定难度。

　　对此 ，袁成程深有体会。他发现不少亲戚对山寨食品要么 是“不在意” ，要么 是“不知情” 。

　　以“六个核桃”这一品牌为例 ，袁成程就至少接触过4个山寨变种 ：“六个土核桃”“六个核弹”“六个纯核桃”“六个甄核桃” 。

　　“这些山寨商品 的包装与‘六个核桃’相比 ，除多个字或换个字外，其他颜色 、字体 、图案近乎一致。”袁成程吐槽道，甚至有亲戚告诉他，“这属于‘六个核桃’的升级版，口味更好喝” ，还有些老人从未发现其中有异样，一直以为家里喝 的就是“六个核桃” 。

　　各种山寨礼品之所以横行 ，关键在于生产厂家“高明”的“窃取”手法 。“就拿‘雲碧’饮料来说 ，瓶子 的大小 、颜色 、外包装等都和‘雪碧’一模一样 ，粗看一眼真假难辨 。”袁成程回忆说，自己在农村小卖部里都买错过，喝了两口才感觉到异样 。

　　陈音江告诉记者，农村居民中老年人较多，主要消费的食品种类为瓜果、粮食等未经加工 的食品 ，对零食了解甚少 ，偶有购买时也不太会关注产品真伪。

　　天津商业大学的研究者曾对307位农村消费者进行问卷调查发现，在鱼龙混杂 的消费市场上 ，农村消费者对于山寨食品 的辨别能力不强 ，警惕性较低，50%的消费者因“仿制逼真 ，难以区分”购买过山寨食品 ，26.6%的消费者因“价格低廉”而购买山寨食品。

　　虽然近年来农村电商和连锁超市加速布局 ，但在一些偏远地区 ，小超市、小卖部仍大量存在 ，由于价格较为低廉 ，其消费群体覆盖面较广。为了降低成本 ，一些不规范的小超市往往与黑作坊、三无生产厂家合作 ，长期游离于监管之外 。

　　在安徽工作 的刘婷 ，今年春节返乡时就曾在一些小卖部里发现 ，摆在显著位置的 是“银鸳八宝粥”“顶旺雪饼”“太白兔奶糖”“六个传奇核桃”……对此，刘婷还专门询问了小卖部 的老板 ，得到的回复是“卖了一两年了 ，也没出过什么问题 ，村民们喜欢，销路好，没见过回来退货 的 ，就你们这些外面打工回来的事情多”。

　　“一个正常的品牌需要通过产品质量和良好的售后服务来获得消费者 的认可 ，但山寨食品不需要投入品牌经营的过程 ，可以直接获利。如果消费者不维权 、自认倒霉 ，也纵容了这些商家 。此类商品 的质量和售后服务很难保证 。”陈音江说 ，这类现象屡禁不止除了监管难外，这些商家大多本身规模不大，打一枪换一个地方。

　　“不少山寨食品是趁农村赶集时售卖，主要 是一些流动小商贩，都是一次性买卖 ，卖了就换下一个乡镇 ，发现不对想退货，基本没可能。”袁成程说。

　　采访中 ，也有不少消费者向记者提到，当前 ，“食品溯源码”已经开始在全国多地推广普及。假冒伪劣商品之所以大行其道 ，来路不明 是一大原因 ，出现问题难以找到责任主体。

　　“食品安全直接关系到消费者生命健康安全 ，所以食品安全法明确了四个‘最严’。这也要求食品必须有溯源码 ，从而保证一旦出现问题，可以第一时间查到源头以及危害范围 、涉及区域和消费者 ，这 是对消费者权益的保护措施 。”陈音江说 ，但在一些农村地区 ，监管的覆盖面还不够广 ，检查 的频次也不够高 ，而且农村消费者 的自我保护意识和法律意识相对淡薄，给不良商家提供了可乘之机 。

　　为此 ，陈音江建议，一方面加大日常监管的监督检查力度和行政处罚力度 ，要让不法商家承担违法成本，以此形成有力威慑。尤其要针对农村地区 的农贸市场这类重点场所，加大监督检查力度。

　　“另一方面 ，加强依法诚信经营的宣传，让商家主动为消费者提供质量合格的产品和高质量服务 。消费者也要提升自我保护意识 ，了解山寨或三无产品 的危害性 ，如果被误导购买 ，要及时收集好相关证据，向有关行政部门投诉举报。”陈音江说 。

　　“在建立监管体系方面，农村地区可以加快建立包括集中收集、追溯、跟踪等制度在内的食品监管体系，对于所有流入农村市场 的商品 ，尽快建立溯源机制，明确生产、流通责任，对全链条规范运营起到有效约束作用。”李斌建议 ，要努力实现齐抓共管社会共治，政府监管是一方面，作为市场主体，行业协会等要有食品安全第一责任人的主体责任意识，同时要有效利用诸如村规民约等 ，加大对村民从事生产经营活动的约束。

　　2022年年底，最高人民法院出台《关于为促进消费提供司法服务和保障 的意见》 。“其目 的就是要发挥司法对于促消费的功能和服务保障作用 ，严格贯彻落实‘四个最严’要求 ，充分发挥审判职能 ，对食品和药品生产 、运输、仓储、销售全链条所涉制假售假行为进行严厉打击 ，确保人民群众‘舌尖上的安全’和‘针尖上 的安全’ 。”李斌说 。