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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.
今日腊八！万事“粥”全等年来******
今天是农历十二月初八
是我国的传统节日——腊八节
腊八节后年味儿渐浓
在我国北方
有 “小孩小孩你别馋
过了腊八就是年”的童谣
过腊八就意味着拉开了过年的序幕
腊八节的由来
腊者，猎也，言田猎取禽兽以祭祀其先祖也。
——《礼记 • 月令》
冬至后三戌，腊祭百神。
——《说文》
北京师范大学社会学院教授、中国民间文艺家协会中国节日文化研究中心主任萧放介绍，腊八节的前身是古代的腊日，腊日是上古重要的年终祭祀日。
在我国古代，“腊”最初是一种祭礼。据《礼记·郊特牲》记载，腊祭是“岁十二月，合聚万物而索飨之也。”夏代称腊日为“嘉平”，商代为“清祀”，周代为“大蜡”；因在十二月举行，故称该月为腊月，举行“冬祭”的这一天便称为“腊日”。
腊日起初并没有固定时期，直到魏晋南北朝时，才固定在腊月初八这一天。自此，这一日便被人们称作“腊八”。
腊八节吃什么
喝腊八粥。在腊八节这一天，很多地方有喝腊八粥的传统。腊八粥又称“七宝五味粥”“佛粥”“大家饭”等，由大米、小米、玉米、薏米、红枣、莲子、花生、桂圆和各种豆类（如红豆、绿豆、黄豆、黑豆、芸豆等）等食材熬制而成。
据说，我国喝腊八粥的习俗，已经流传有一千多年。
据记载，腊八粥最早开始于宋代，每逢“腊八”这一天，不论是朝廷、官府、寺院，还是黎民百姓家，都要做腊八粥。
到了清朝，喝腊八粥的风俗更是盛行。“腊八”这一天，皇家食用并施散腊八粥，大街小巷人涌如潮，即便是数九寒冬日，也是热闹非凡。
如今，每到腊八节，常有寺院施粥，如杭州灵隐寺每年都给养老院馈送腊八粥，让传统节日充满了爱的温情。
泡腊八蒜。腊八蒜通常是指用醋腌制的蒜，成品颜色翠绿，口味偏酸、微辣。因多在农历十二月初八（腊月初八）进行腌制，故称“腊八蒜”。
在我国北方，泡腊八蒜也是“腊八节”的习俗之一。去除老皮后，将紫皮蒜浸入米醋，封严坛口到除夕再启封，蒜就会变得如同翡翠碧玉般通透。湛清翠绿、蒜辣醋香的腊八蒜，可以做凉菜可以配饺子，北方人的春节少不了它。
图源：摄图网
吃腊八豆腐。在腊八前后，安徽黔县家家户户都要晒制豆腐。豆腐抹上盐水后在中间挖一小洞，在太阳下晒干，民间将这种自然晒制的豆腐称作“腊八豆腐”。
“腊八豆腐”平时用草绳悬挂在通风处晾着，吃时摘取，一般可晾放三个月不变质、变味。它既可以单独吃，也可与肉类同炒、同炖。古时的徽商外出一走一年，这豆腐就是游子与家乡的信物。
图源：人民日报
腊八时节，注意防寒保暖
由于腊八一般正值“三九天”，所以民间有“腊七腊八，冻掉下巴”的说法，形容这个时间天气极冷，所以外出需注意适当添加衣物，防寒保暖。
中医认为，“头是诸阳之会”，体内阳气很容易从头部散失。所以，天气严寒之时，要注意头部保暖，以免引发感冒、头痛等疾病。
俗语说，“寒从脚下起”，冬季要注意保持鞋袜温暖干燥，并经常洗晒。睡前可用热水泡脚，并按摩脚底穴位，促进血液循环。此外，还要尽可能减少皮肤暴露，手、耳朵等容易生冻疮的部位，要注意经常按摩，出门戴上手套等。
熬制养生腊八粥“指南”
清代食疗名著《随息居饮食谱》曾将粥誉为“世间第一补人之物”。传统腊八粥延续至今，不但契合中医食疗中的“五色入五脏”的养生说法，还符合现代营养学中食物多样化标准。
熬好一锅滋补养人的腊八粥，营养专家提出了4点建议。
杂粮和白米比例1:3。这样能够保持较为平稳的餐后血糖，且豆类和部分全谷物没有黏性，合理搭配口感更好。
加水量是粮食的6倍以上。用电压力锅做粥，粮食与水的比例大概是1:10~1:6。用普通汤锅做粥，则需要添加更多水。
先泡后煮，防止变糊。杂豆种类的不同，浸泡所需时长也不同。一般来讲，豆子浸泡8~12小时，多数全谷物2~4小时为宜。认真清洗过的杂粮，浸泡的水最好不要丢掉，否则损失了不少维生素和钾等营养成分。
别煮得太黏稠。腊八粥中的糯米和大黄米之所以能产生黏稠的口感，是因为其中一种不容易消化的淀粉比例较高。脾胃虚弱的老人、孩子，或是胃动力不足的年轻人，喝腊八粥不宜太黏稠。
综合整理自：科普中国、中国食品科学技术学会、人民日报、生命时报
整理：刘雪洁 蔡琳
（文图：赵筱尘 巫邓炎）
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