今年的诺贝尔化学奖平分给了点击化学的先驱巴里·夏普勒斯和莫滕·梅尔达尔,以及塑造了生物正交化学领域的卡罗琳·贝尔托齐。对于夏普勒斯来说,这是他第二次获得诺贝尔化学奖——他是继弗雷德里克·桑格之后第二位获得两次化学奖的人。
贝尔托齐在宣布获奖消息后不久与诺贝尔委员会通电话时说,我简直惊呆了,我坐在这里几乎喘不过气来。“我仍然不能完全肯定这是真的。”
作为一种强大而可靠的方式,点击反应已经彻底改变了化学,将小型模块化单元连接在一起。最重要的是,它们可以被制成具有生物相容性。这种生物正交反应使科学家能够在不干扰生物体自然功能的情况下跟踪生物体内部的生物过程。生物相容性点击反应也可用于输送药物——一种抗癌药物在肿瘤部位选择性释放活性成分的首次人体试验目前正在进行中。
英国圣安德鲁斯大学的大卫·奥哈根在一份声明中说:“这是一个很棒的奖项,它承认点击反应在相对较短的时间内所产生的重要性和影响。”
来源:©Johan Jamestad/瑞典皇家科学院
当加入铜离子时,叠氮化物和炔烃反应非常有效。这个反应现在被广泛地用于以一种简单的方式将分子连接在一起
来自美国斯克里普斯研究公司的夏普莱斯是第一个提出点击化学概念的人,大约在2001年他获得第一个诺贝尔奖的时候。他认为化学家们花了太多的时间和精力来模仿自然分子,并设想了一种范围广、产量高、不产生有害副产物的反应。在几年之内,来自丹麦哥本哈根大学的Sharpless和Meldal独立地开发了一个反应,这个反应后来成为了“咔嗒反应”的代名词:铜催化的1,3-偶极环加成在炔烃和叠氮化合物之间生成三唑。
来自美国斯坦福大学的Bertozzi创造了一种具有生物相容性的无铜版本的炔叠氮化环加成物。“作为当时的分子思想家和化学家,这对我们来说是令人兴奋的,”来自美国加州大学欧文分校的珍妮弗·普雷彻(Jennifer Prescher)说,她是Bertozzi最早描述该反应的研究之一的合著者。“但我们认为这会在战场上爆炸吗?”不,当时没有。Bertozzi继续利用该反应绘制聚糖图,聚糖是一种位于蛋白质和细胞表面的复杂碳水化合物,参与免疫识别等过程。“发育中的斑马鱼胚胎中糖基化的图像令人震惊——我想没有人欣赏过其中的一些模式和定位,”普雷彻说。
英国曼彻斯特大学的化学教授罗伯特·菲尔德解释说:“双正交连接化学提供了强大的分子和位点特异性方法来解剖体内化学。”“获得关于哪些分子在何时何地以及附着在什么上的空间和时间信息的能力被证明是革命性的。”Bertozzi在糖科学方面的鼓舞人心的工作所促进的大量新试剂、反应和生物应用证明了早期发现的影响。而这只是冰山一角。复杂生物系统的化学审讯的新时代正在等待着我们,它有可能在生物学和医学领域得到应用。”