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.
深学细悟守初心 矢志强国谱新篇******
【奋进新征程 建功新时代·深入学习贯彻党的二十大精神·北京理工大学】
深学细悟守初心 矢志强国谱新篇
——北京理工大学师生深入学习贯彻党的二十大精神
光明日报记者 周世祥 光明日报通讯员 季伟峰 刘晓俏
“深入贯彻落实党的二十大精神，要坚持以人民为中心的发展导向，加快打造世界重要人才中心和创新高地，构建具有中国特色、世界影响力的中国高等教育发展新范式；要围绕推进高等教育高质量发展，准确把握高等教育发展的历史方位、时代内涵和创新路径，扛起一流大学建设新责任，为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴作出新的更大的贡献。”10月24日，参加完中国共产党第二十次全国代表大会，北京理工大学党委书记、中国工程院院士张军满怀激动，回校后第一时间召开党委常委会暨党委理论中心组学习，传达党的二十大精神，领学大会报告中提出的一系列新思想、新观点、新论断。
连日来，北京理工大学深入学习宣传贯彻党的二十大精神，着力在全面学习、全面把握、全面落实上下功夫，切实把思想和行动统一到党的二十大精神上来，党的二十大精神正迅速转化为指导实践、推动工作的强大力量，学起来、讲起来、做起来的热烈氛围日益浓厚。
北京理工大学思政课教师在全国首家思政课虚拟仿真体验教学中心讲授党的二十大精神。资料图片
深学细悟 创新学习持续加温升温
初冬的北理工校园，党旗下的一次次“开讲了”却热火朝天。
“党的二十大报告提出‘健全现代预算制度’，这与我的授课内容密切相关，结合课程思政实践，我和学生们从专业出发，一起学习领悟党的二十大精神。”管理学院教授李慧云在自己讲授的《政府会计》课上，专门设计了紧密衔接党的二十大的教学环节，帮助学生们充分理解课程的深刻内涵。
近一段时间以来，北京理工大学学习宣传贯彻党的二十大精神如火如荼地开展。学校党委常委会第一时间传达部署，制定实施方案，做出明确部署和细致安排。党委理论中心组第一时间集体学习领会，校院两级党委理论中心组、党支部“三级联动”，邀请党的二十大精神北京市宣讲团成员做专题宣讲，党员干部师生踊跃参与，全校上下不断掀起学习宣传贯彻党的二十大精神的热潮。
“我身临其境地感受了对延安精神的生动诠释，进一步学习了延安精神的丰富内涵，我们要肩负起时代赋予我们的光荣使命。”在“传承红色基因 云回圣地延安”——青年学子“云学”延安红色场馆活动启动仪式暨延河联盟高校师生“党的二十大精神”专题学习会后，马克思主义学院硕士研究生李世童有感而发。
在“云学”活动中，延安革命纪念馆讲解员通过远程连线方式，为青年学子讲授“云学”示范课。与会人员“云参观”《伟大历程——中共中央在延安十三年历史陈列》展览，重点学习延安时期党的作风建设、纪律建设情况。学子通过网络直播就能“云回”延安、“云学”红色场馆、上好“云思政课”。活动还通过网络直播方式，在延安革命纪念馆、中共中央西北局纪念馆、杨家岭革命旧址、枣园革命旧址、中国人民抗日军政大学纪念馆等纪念馆和纪念地开展。
既要全面深入学，又要创新方式学。学校在“三级联动”全覆盖学习基础上，不断创新学习形式，开展了青年学子“云学”延安红色场馆、中层领导人员培训、党外人士培训、思政课教师集体备课、师生线上知识竞赛等分众化学习，通过云学、竞学、连学等形式，打造“线上云学+线下分享”立体化教育阵地，营造浸润式学习氛围。
北京理工大学良乡校区。资料图片
讲深讲透 理论宣讲有力度显特色
“学习领会党的二十大精神，首要的就是从中深刻认识‘两个确立’的决定性意义，坚决做到‘两个维护’，始终在思想上政治上行动上同以习近平同志为核心的党中央保持高度一致。要把学习宣传贯彻党的二十大精神作为首要政治任务，坚持全面学习、全面把握、全面落实，将大会精神全面体现到做好学校各项工作之中，坚定走好‘红色育人路’‘强军报国路’‘创新发展路’。”在党委理论中心组学习（扩大）暨学习贯彻党的二十大精神宣讲团集体备课会上，张军讲授专题党课，为宣讲团“打样儿”作示范。
“校长给我们上思政课了！”11月初，北京理工大学校长、中国工程院院士龙腾走进研究生思政课堂，结合一流大学建设和研究生成长发展实际，宣讲党的二十大精神。“作为中国共产党创办的第一所理工科大学、新中国第一所国防工业院校，北京理工大学始终与党和国家同呼吸、共命运，肩负着建设一流大学、培育一流人才的使命责任，广大研究生要传承红色基因，在奋力投身科技强国建设的征程中建功立业。”
大会精神如何讲深、讲透、讲细？这就需要北理师生熟悉的“3+1”——学校党委组建党的二十大精神宣讲团，由校党委宣讲团、教师宣讲团、学生宣讲团以及专家学者宣讲团共同组成，形成了校领导班子成员带头宣讲、各方面师生骨干共同参与、专家学者强支撑的宣讲格局。
“这是中国共产党和中国人民团结奋斗赢得的历史性胜利，是彪炳中华民族发展史册的历史性胜利，也是对世界具有深远影响的历史性胜利……”在全国高校首家思政课虚拟仿真体验教学中心，教师通过智慧化教学、沉浸式体验，引导学生用党的二十大精神武装头脑，自觉做到坚定不移听党话、矢志不渝跟党走。
在《马克思主义基本原理》《思想道德与法治》《形势与政策》等思政课堂上，教师们将最新理论成果运用到教学中。召开集体备课会、梳理课程教学要点、开设教学示范课、开发教学案例……学校持续推动党的二十大精神进教材、进课堂、进头脑。二十大报告中一系列重要论述闪耀着真理的光辉，指引着前行的航向。
落地见效 团结奋斗砥砺强国使命
“我们要始终保持‘赶考’的清醒和坚定，面向国家重大战略需求，攻坚克难，勇毅前行，为加快实现高水平科技自立自强贡献更大力量！”中国工程院院士毛二可说。前不久，他担任团队领头人、由新一代电子信息团队牵头的“中国复眼”即“超大分布式孔径雷达高分辨率深空域主动观测设施预研项目”在重庆开工建设，项目建成后，可实现千万公里外的小行星探测和成像，完成深空雷达探测与成像的演示验证，为我国近地小行星撞击防御和行星科学研究提供重要支撑。
党的二十大报告部署了科教兴国、人才强国与创新驱动发展战略，为办好让党放心、让人民满意的中国特色世界一流大学指明了前进方向。近年来，北京理工大学在人才培养、学科建设、师资队伍建设、科技创新、资源保障等方面实现了跨越式发展，进入高质量发展新阶段。北京理工大学以贯彻落实大会精神为契机，于关键处发力，下真功夫、啃硬骨头，推动学校事业发展再上新台阶。
移动扫描手柄，在自己的手指上轻轻滑动，电脑屏幕中立即呈现出皮肤三维断层图像……这是北理工学生使用国内领先的学相干层析（OCT）技术教学仪器开展学习的场景。近年来，学校以“融合创新、智慧赋能”为驱动力，全方位推进大类招生、大类培养和大类管理改革，实施“寰宇+”（SPACE+X）教育教学改革计划，全力构建创新人才培养“新生态”。累计获中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总冠军2次、金奖26项，获“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛13金，连续两次获得国际机器人挑战赛冠军，在中国大学生无人驾驶方程式大赛上五次夺冠，培养了一批“胸怀壮志、明德精工、创新包容、时代担当”的领军领导人才。
站在新的历史起点上，北京理工大学将把党的二十大精神贯彻落实到管党治党、办学治校各项事业中，全力打造国家战略科技力量，加快建设一流创新人才高地，加快推进中国特色世界一流大学高质量建设，为实现第二个百年奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦作出新的更大贡献。
《光明日报》（ 2022年12月19日 05版）
