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.

看见文明和美好——上海浦东创建全国文明典范城区观察******

　　光明日报记者 颜维琦

　　浦东开发开放30年取得的显著成就，为改革开放和社会主义现代化建设提供了最生动的实践写照。眼下的浦东，面对的又是一道新的考题——

　　打造社会主义现代化建设引领区，能否实现物质文明建设和精神文明建设高质量发展、社会治理能力和城市治理水平高效能提升、群众生活质量和城市发展品质高水平改善、市民文明素质和城市文明程度高标准示范？

　　记者日前来到浦东新区多个街镇的居民区、集市商圈、公园绿地、图书馆，发现以创建全国文明典范城区为契机，浦东正在谋划一篇立足“大文明”的文章，着力让文明创建成为破解治理难题、为民办实事的有效抓手，让文明成为无处不在的生活细节，让文明成为一座城市的精神面貌和价值取向。

　　文明的城区，应是烟火气盎然的

　　不少人理解的文明创建就是街面打扫干净、车辆码放整齐、整治“脏乱差”“老破小”……这时，菜场、夜市、背街小巷、公共厕所，往往成为文明创建的薄弱环节，是否应“一整了之”“一赶了之”？

　　在浦东，居民身边的“菜篮子”有了“七十二变”。每天早晨，金杨路上的金杨市集都格外热闹，除了买菜，不少居民是专程来吃早餐的。金杨市集的前身是建于1998年的枣庄集贸市场，经历了从露天摆摊到“退路进室”，是典型的老菜场。2021年，对周边居民开展充分调研后，当地明确将“菜篮子工程”与“早餐工程”有效融合进行改造。2022年，金杨市集挂牌上海市五星级标准化菜市场，是浦东首家获此殊荣的菜市场。

　　浦东菜市场建设的数量与质量均位居上海全市前列，商务委在册的菜场就有196家。推动缺配地区菜场新建、老旧菜场改建、传统菜场转型，浦东精心呵护街巷社区的“烟火气”。昔日文明创建的薄弱环节，成了凝聚人心、汇聚人气的亮点所在。

　　特大型城区的管理，要做到“精细”二字绝非易事，高楼林立的背后，有不少“老小旧远”的难题有待破解。在塘桥街道峨海小区入口处，原本平平无奇的门卫室焕然一新，成了集接待、咨询、便民、公益等服务于一体的社区阵地，周边搭配微景观，平添一道风景线。

　　一段时间以来，塘桥街道在“家门口”服务体系建设推进中发现：服务对象仍以覆盖老年人为主，年轻群体感受度不高；社区党组织不断强化宣传、治理和服务功能，群众对党建工作的获得感提升仍不够明显。梳理之后发现，小区的主出入口是社区所有人群的必经之地，也就意味着，这里成了可以实现社区全人群覆盖的新公共空间。小小的“门房间革命”应运而生，形成社区治理的第四空间，也带动更多人参与到社区治理中来。2022年，这一改造在塘桥街道24个居民区实现全覆盖。

　　在“我为群众办实事”实践中，浦东新区文明办深入社区基层，以群众的“急难愁盼”作为发力点，联动街镇破解基层治理难题，用精神文明建设赋能“家门口”服务，全面推进“城中村”和老旧小区综合治理。在一个个难题的纾解中，带来城区品质的大提升，也为全国文明典范城区创建打下扎实基础。

　　文明的城区，应是人与自然和谐共生的

　　可以打卡最美天际线，也可以走进100多年前远东最先进的码头；可以吹吹江风，走一走12座“云桥”，也可以坐进驿站，看云卷云舒……东岸滨江新时代文明实践带行走线路一上线，就成了“网红”。60分钟的路程，串联起30个沿线地标、20个滨江故事，参与者可以走进浦江东岸工业文化百年变迁，沉浸式体验“人民的滨江，世界的会客厅”。

　　这里也是沪上骑行者的打卡胜地。江上轮船来往、白鹭齐飞，江边芦苇飘荡、草坪开阔，青年艺术家的涂鸦作品让骑行有了更多乐趣。骑行者们将杨浦大桥下方的绿道起点称作“北墙”，徐浦大桥下的终点则是“南墙”，每逢周末，纷纷来到这里开启一次“撞南墙”的骑行之旅。有市民感慨，滨江岸线“三道并行”，可以散步、跑步、骑车，享受家庭休闲时光，“各行其道，各美其美，就是文明的样子”。

　　江、河、海可亲可近，高楼“森林”怀抱着绿地和老建筑——在浦东，时时能感受到人与人、人与自然、人与历史文化的相遇。中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，走的是生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。

　　家住浦东高行镇新高苑小区的刘阿姨，已经把家门口的赵家沟作为休闲散步的首选去处，“这里河水清澈、岸边绿化好，休闲设施也齐全，天气好的时候过来散散步，心旷神怡。”位于高行镇的赵家沟条段是三星级河道。在做好城乡中小河道综合整治工作的同时，浦东新区通过星级河道和样板水系创建，打造水上景观样板。浦东新区还提出“建设造福人民的幸福河”，启动生态清洁小流域建设，将水源保护、面源污染防治、农村环境整治、人居环境改善有机统一起来，水系、道路、农田、村庄、绿化同步规划、同步治理。

　　经历了经济快速发展的浦东更能理解，生态环境是城市发展的根基，绿色是人民城市最动人的底色。过去十年来，浦东新区积极推动“公园城市”建设，全力增加绿色空间、提升绿色品质。2022年1月，占地面积167公顷的合庆郊野公园一期开园。作为浦东新区首个郊野公园，合庆郊野公园在保护农田和农村肌理的基础上，让农村村落、农田、果园及森林，与公园新建景观交织，形成了区别于其他公园的特有风格。

　　在创造高品质生活上，浦东勇于作为，把最好的资源留给人民，把最优的服务送给人民，把最美的生态献给人民，把最便利的出行带给人民，加快为群众创造美好生活。

　　文明的城区，应是“人人参与、人人享有”的

　　今天，打造社会主义现代化建设引领区的浦东，如何深刻理解文明、持续践行文明？文明内化于心，外化于行，它是诚信、是秩序、是开放、是效率，体现在每个人的日常生活中。文明是最大的软实力，决定了一个城市能够站得多高、走得多远。它是市民文明素养的细枝末节，更是看得见的营商环境，对区域经济有着显著的带动作用，也制约着经济发展的上限。检验一个城市的文明程度，最直观的一条，就是看人们愿不愿意到这座城市来，愿不愿意留在这里、投身其中。

　　陆家嘴街道是上海建设金融中心的核心承载区，面积约6.89平方公里，辖区实有人口12.6万，境外人员0.7万，109幢商务楼宇中有近30万的工作人群。陆家嘴街道的做法是通过区域化党建，促进商务楼宇与小区楼组“两楼联动”，在链接多方资源中，实现参与主体多元化。2022年，陆家嘴街道楼宇商圈党群服务站揭牌。

　　截至2022年年底，浦东新区已建设形成“1+36+1347”区级、街镇、村居新时代文明实践三级阵地网络全覆盖，并形成177个特色新时代文明实践阵地。新区实名认证注册志愿者超130万，建设市、区两级志愿服务基地71个。浦东清楚地认识到，市民群众对更精细化的管理，更人性化的服务，更常态化的创建有了更多的需求，这就要求文明创建工作不能止步，不能满足现状，必须更加突出精神文明的本质要求和为人民群众服务的宗旨。

　　2022年11月1日起，作为首部针对小区治理的浦东法规，《上海市浦东新区推进住宅小区治理创新若干规定》开始实施。着眼小区治理“顽疾”，浦东以立法和制度补位，着力加强居民自治能力建设，更好发挥多元力量的作用，实现“众人的事情由众人商量”。

　　“创建为民，创建惠民，创建靠民”，如今的浦东正深入践行“人民城市”理念，以创建利民惠民的实际成果激发市民的参与热情，以市民文明的自觉提升文明创建的水平，以人的全面发展来促进城市治理水平的持续提升，在典范城区的创建实践中讲好新时代的中国故事、上海故事。

　　《光明日报》（ 2023年01月06日 04版）