点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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.
国是访问丨中国高水平对外开放“高”在何处？******
文/李晓喻
今年以来，中国再次释放出坚定不移推进高水平对外开放的明确信号。高水平对外开放，究竟将“高”在何处？哪些领域的开放措施值得期待？
针对这些问题，中国宏观经济研究院对外经济研究所研究员、综合研究室主任杨长湧近日接受了中新社国是直通车专访。
现将访谈实录摘要如下：
国是直通车：您如何评价中国当前对外开放所处的阶段和水平？对外开放的“高水平”应该体现在哪些方面？
杨长湧：中国对外开放经过40多年历程，已经迈向高水平阶段，这是与中国经济整体转向高质量发展阶段相适应的。在新形势下，中共二十大报告提出要“推进高水平对外开放”，我理解这种“高水平”可以概括为五个“更”。
——更大范围。当前，中国东部沿海和中西部地区在开放方面的差距仍比较大，开放不平衡、不协调问题依然存在。推进高水平对外开放，就要求推进更大范围开放，在巩固东部沿海地区开放先导地位的同时，通过共建“一带一路”，推动建设西部陆海新通道，打造国际运输和物流大通道，让中西部内陆沿边地区更多、更快、更好地融入对外开放大局。
——更宽领域。中国制造业已经基本实现了全方位开放，但服务业开放程度仍相对不足。因此，要继续合理缩减外资准入负面清单，在电信、互联网、教育、文化、医疗等服务业领域有序推进开放，应当成为下一步对外开放的重要方向之一。此外，大力发展数字贸易也是拓宽开放领域的一个重要内容。
——更深层次。核心就是要从商品和要素流动型开放转向规则、规制、管理、标准等制度型开放。目前国际新一轮经贸规则演进的一个重要趋势，就是从“边境上”向“边境后”推进。在此情况下，作为开放大国，中国“边境上”开放程度已经较高，下一步开放的重点就不再是削减关税和非关税壁垒，而是要顺应全球经贸规则演进趋势、产业链供应链调整趋势以及新一轮科技革命和产业革命发展趋势，把着力点放在规则、规制、管理、标准等制度型开放方面。
——更加主动。过去很长一段时间，中国开放都处在“顺风顺水”的国际环境中。但随着逆全球化加剧，保护主义、单边主义抬头，在这种情况下，中国对外开放需要更加主动，包括主动扩大“朋友圈”，主动推进共建“一带一路”高质量发展，主动适应全球经贸规则演进趋势等。
——更重安全。考虑到全球各种不确定不稳定因素增加，越是开放越要统筹好开放和安全的关系。
国是直通车：经济全球化进入深度调整，逆全球化思潮抬头。在这种情况下，中国强调推进高水平对外开放有何考虑和现实意义？
杨长湧：关于这个问题，我们需要理解经济全球化的大势。尽管当前逆全球化思潮抬头，但是从历史长周期来看，经济全球化是不可逆转的时代潮流。基于这个判断，中国坚持高水平开放，它的意义或者说原因主要体现在以下几个方面。
第一，当前逆全球化加剧的根源之一，是某些大国不去承担应尽的责任，而选择单边主义、保护主义。作为世界第二大经济体、第一大货物贸易国，中国高举开放旗帜，坚持合作共赢，以中国的新发展为全球提供新机遇，是给经济全球化和开放型世界经济注入“强心针”，也为构建人类命运共同体增添了新动力。
第二，高水平对外开放是中国自身经济高质量发展的必然要求。二十大报告明确，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。要推进高质量发展，就必须加快构建新发展格局。这一新格局绝非封闭的国内大循环，而是开放的国内国际双循环。因此，高水平开放是高质量发展的重要路径和组成部分。
第三，高水平对外开放对构建高水平社会主义市场经济体制也有重要作用。当前经济体制改革仍有一些难啃的“硬骨头”，需要充分借鉴过去中国以开放促改革的宝贵经验，通过高水平开放推进经济体制改革，将为构建高水平社会主义市场经济体制贡献力量。
国是直通车：制度型开放对中国经济高质量发展会带来哪些作用？
杨长湧：现在中国推进制度型开放的两个重要载体，一个是海南自贸港，另一个是自贸试验区。
海南自贸港通过推动贸易、投资、人员进出、运输来往、跨境资金流动的自由便利，以及数据安全有序流动，将探索新路径、积累新经验，同时自贸试验区在投资、贸易、金融、政府治理等方面也会加大试验力度，这些都将有助于打造改革开放新高地，成为世界共享中国市场机遇的优良场所。
另外，在制度型开放指引下，今后中国将加快推进国际贸易“单一窗口”建设，推进内外贸易一体化，深入贯彻落实《外商投资法》，这将为中国企业和外国企业同台竞技提供良好舞台。现有的一些自贸协定谈判也会加快进度。
国是直通车：过去一段时间，中国都是以开放促改革，有人认为当前形势下，中国更应该以改革促开放，您对此怎么看？要推进高水平对外开放，哪些领域的改革需要加速推进？
杨长湧：中国的开放和改革一直是相互促进的关系。下一步要推进高水平对外开放，确实需要高水平社会主义市场经济体制这个制度环境来保障，而且随着开放从“边境上”深入到“边境后”，很多开放内容都涉及国内规则、规制、管理和标准，也需要强有力的改革作为支撑。
同时也要看到，以开放促改革的重要性并没有削弱，这也是中国积极推进加入CPTPP(全面与进步跨太平洋伙伴关系协定)、DEPA(数字经济伙伴关系协定)的重要原因。
关于下一步需要重点改革的领域，其实还是要紧紧扭住一个目标，就是加快构建新发展格局。在这个目标之下，很多改革的方向就比较明确了，比如推动内外贸一些法律法规、监管体系和标准相衔接，推动实施外资准入后国民待遇等。
国是直通车：在推进高水平开放的过程中，如何兼顾开放与国家经济安全？
杨长湧：我想应当是坚持问题导向。既要重视开放领域的一些传统安全问题，比如贸易摩擦、出口管制等，也要重视解决新形势下，特别是新的国际背景下出现的一些新安全问题，包括粮食安全、能源资源安全、产业链供应链安全等。要从过去的产业合作逐步转向产业链供应链合作的思路，通过国际合作以及一些机制安排，提高产业链供应链的韧性和安全水平。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
彩神彩票app地图 |
)