诺奖解读｜什么是点击化学和生物正交化学反应

因在点击化学和生物正交化学研究方面的贡献，美国化学家卡罗琳·贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔（Morten Meldal）和美国化学家卡尔·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless）荣获2022年诺贝尔化学奖。

什么是点击化学？

据中国科学院学部官网信息，点击化学是由夏普利斯在1998年初步提出，并在其后逐步完善的一个合成概念。它的核心理念是：合成化学要以分子功能为导向，通过小单元的简便拼接，快速可靠地完成各种各样分子的化学合成。

基于点击化学的概念，夏普利斯团队分别在2002年、2014年发现了两个最具代表性的反应：一价铜离子催化的叠氮化物-端炔烃环加成反应（CuAAC）和六价硫氟交换反应（SuFEx）。

一价铜离子催化的叠氮化物-端炔烃环加成反应（CuAAC）

点击化学是目前最为有用和引人注目的合成理念之一，极大地促进了材料化学、化学生物学、药物化学、超分子化学等领域的发展。

由于夏普利斯在不对称催化、特别是点击化学方面的突出贡献，2019年度美国化学会授予普里斯特利奖章，该奖章是美国化学学会所授予的最高荣誉。

中国科学院学部官网前述信息称，三十多年来，夏普利斯与中国科学家保持着密切的交流，与中国高校和科研院所保持着深入的合作，一直关注和支持中国化学事业的发展，与几代中国有机化学家建立了深厚的友谊，并为中国培养了一批优秀人才。特别是自2016年以来，夏普利斯教授与中国科学院上海有机化学研究所签署了特聘教授协议，并建立了独立的“点击化学”实验室，开展独具特色的有机氟点击化学研究。短短三年时间，其团队已在叠氮分子快速合成方面取得了突破性的进展。

鉴于夏普利斯为推动中国化学界和国际的合作所做出的重要贡献，2017年，他被授予 “中国化学会荣誉会士”称号。

生物正交化学照亮细胞。它不会破坏细胞的正常化学反应。

诺奖官网资料称，美国化学家卡罗琳·贝尔托西将点击化学提升到了一个新的维度，并开始在活的生命体中使用，不会破坏细胞的正常化学反应。生物正交化学照亮细胞。

什么是生物正交化学？

北京分子科学国家研究中心、北京大学化学与分子工程学院副教授樊新元等人2021年发表《化学学报》上的论文介绍，生物正交化学反应是指能够在生物体系中进行、且不会与天然生物化学过程相互干扰的一类化学反应。

10月5日，卡罗琳·贝尔托西获得诺贝尔化学奖后的自拍照片

2000年，卡罗琳·贝尔托西课题组基于Staudinger还原反应，而开发出Staudinger偶联反应, 即叠氮-膦基酯反应, 并将其用于细胞表面的化学修饰.。自此逐渐开启了生物正交反应的研究热潮。

初期的生物正交反应主要是指偶联反应, 用于在生物体复杂环境中对目标生物分子进行标记、示踪、富集或修饰改造等。

经过十多年的发展, 十余种用于活细胞中的生物正交反应被发现或者开发，这些反应在活细胞成像、生物组学分析、疾病诊断、药物开发等研究中发挥了重要作用, 展现出了巨大潜力。

2022年诺贝尔化学奖获得者：美国化学家卡罗琳·贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔（Morten Meldal）和美国化学家卡尔·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless）

该论文称，生物正交化学反应的出现，为科学家对生命进程的原位研究带来了革命性的技术, 已经成为化学生物学这一新兴交叉领域的核心方向之一。自这一概念提出的近二十年里, 生物正交化学经历了反应类型由单一的“偶联反应”向成键偶联、断键剪切反应并重, 应用场景由简单的活细胞体系向更为复杂的生物活体升级的一系列发展历程。同时, 在生命科学研究、医药研发、临床诊疗等多个领域展示出了广阔的应用前景。