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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.

公司员工年会醉酒身亡 法院判令死者担责95%******

　　□　本报记者 　 章宁旦

　　□　本报通讯员 黄彩华

　　春节将至，又到了人们聚餐喝酒较多的时节，但欢乐的同时也要防止乐极生悲。近日，广东省东莞市第二人民法院通报一起因年底聚餐醉酒引发的猝死索赔案。法院认定醉酒猝死者作为完全行为能力人自行担责95%，聚餐组织者担责5%，其他同桌人已尽一般社交安全义务，无需担责。

　　酒后猝死：员工家属索赔逾百万元

　　20多岁的吴某是深圳某公司员工，被派驻公司关联企业东莞某公司。2021年2月2日18时许，吴某和几个同事一起，在东莞某公司食堂参加年会聚餐。同桌就餐人员有何某某等6人，其间吴某喝了酒。当天20时许，吴某由同桌两人搀扶，该公司负责人跟随其后，送往公司宿舍楼休息，给其两瓶矿泉水后离开。

　　吴某室友称，吴某当晚两次呕吐，他都帮忙清理了。次日上午，东莞某公司负责人带牛奶鸡蛋到宿舍探视，询问吴某是否喝多。吴某苏醒，但摆手表示不想吃东西。当天13时，室友回到宿舍，吴某听到动静后起床。室友询问吴某是否严重，吴某没有回答，看了看自己的被子、枕头、衣服说“怎么这样”，就进了洗手间。室友随即离开宿舍上班。18时许，室友下班发现吴某晕倒在宿舍洗手间，便呼喊同事救助，并拨打120。急救人员赶到，吴某已无心跳。室友随后报警。

　　2021年7月，吴某家属向东莞市第二人民法院状告深圳某公司、东莞某公司以及跟吴某同桌用餐的6人，认为对方未尽安全保障义务，索赔共计111万多元。

　　法院判决：聚餐组织者承担5%责任

　　法院经审理认为：本案为生命权、健康权、身体权纠纷。本案关键在于吴某的死亡应由谁承担责任。

　　关于吴某死因，公安机关出具的死亡证明显示死因为心源性猝死，由于未进行尸检，也没有检测血液中的酒精浓度，现已无法通过医疗检验手段确定。根据聚餐当晚与吴某同桌的两人在公安机关的陈述，吴某聚餐时喝了酒，结合吴某在聚餐后需要同桌两人搀扶回宿舍，以及回到宿舍后两次呕吐的情况可以推定，吴某死亡前存在醉酒情况。加上吴某对室友的问话未正常回应，无法正常上班，饮酒第二天即死亡，由此可推定，吴某死亡与饮酒有关。

　　关于责任承担，吴某为有完全民事行为能力的成年人，应对饮酒可能造成的危险后果有足够清醒的认识，其对死亡结果承担主要责任。东莞某公司是聚餐组织者，提供了白酒、红酒、啤酒，在吴某饮酒后两次呕吐、次日无法正常上班的情况下未及时将其送医治疗，应对吴某的死亡承担一定责任。深圳某公司未组织和参与聚餐，吴某作为深圳某公司员工参与聚餐，并不属于工作任务，人社部门亦认定吴某的死亡不属于工伤，故深圳某公司无需承担责任。吴某家属未能举证证明聚餐他人存在恶意劝酒行为，餐桌上正常共同饮酒不构成侵权，因而不能产生法律上的权利义务，故同桌者没有法定救助义务。聚餐结束后，同桌两人将吴某搀扶回宿舍，另一人跟随其后，并为吴某准备矿泉水，结合没有证据证明当时存在其他异常情况，法院认定同桌者已尽到安全注意义务，没有过错。吴某家属要求同桌者对吴某死亡应当有预见性以及承担相应义务，明显超出一般社交应尽注意义务的边界，法院不予支持。

　　综上，根据各方过错，法院酌定吴某自行承担95%责任，东莞某公司承担5%责任，其他被告无需担责。

　　吴某家属不服，提出上诉。近日，东莞市中级人民法院终审驳回上诉，维持原判。

　　法官说法：不能无限扩大同桌责任

　　承办本案审判的东莞市第二人民法院法官方淑敏称，同桌吃饭一起喝酒，是社会常见现象。聚餐中，喝酒者是自身健康的第一责任人，要对自身喝酒可能产生的后果承担最大责任。如果喝酒者酒后发生意外，组织者和同桌者存在强迫性劝酒行为、明知喝酒者不能喝酒仍劝其喝酒、喝酒者失去自控能力但同桌者未安全护送、明知喝酒者酒后驾车未劝阻等情况，同桌者则需承担法律责任。但如果组织者和同桌者已尽了正常安全注意义务，则不能将其责任义务无限扩大理解，否则就会人人自危，影响正常社会交往。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）