
三名科学家分享2022年诺贝尔化学奖。图为诺奖公布现场新华社发
10月5日下午,2022年诺贝尔化学奖揭晓。美国女科学家卡罗琳·R·贝托齐、丹麦科学家莫滕·梅尔达尔和美国科学家K·巴里·夏普莱斯因为“在点击化学和生物正交化学的发展方面”作出的贡献而获奖。其中,K·巴里·夏普莱斯还是“梅开二度”,继2001年摘得诺奖后,时隔21年再一次获得诺贝尔奖。南京大学化学化工学院的多位青年学者都与本届诺贝尔化学奖获奖者有着不同程度的交集,记者联系上他们进行了采访。
解读什么是“点击化学”
“点击化学”和大道至简有相通之处
点击化学有时也被译为链接化学,是K·巴里·夏普莱斯教授最先提出的一种合成理念。南京大学化学化工学院谢然研究员科普道,核酸和蛋白质是自然界中常见的生物大分子,复杂的化学结构和丰富的生物功能由小分子单元借助碳-杂原子键的链接而实现。夏普莱斯受此启发,在2001年提出了点击化学的理念,“通俗地说,就像是两块乐高拼接在一起,A+B形成AB这样快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。”谢然说,点击化学与“大道至简”的哲学思想有相通之处。有很多人会将点击化学形象地称为“咔哒化学”,就像是两样东西拼接在一起的声音一样。
在夏普莱斯提出点击化学的概念之后不久,他与本年度另一位获奖者莫滕·梅尔达尔各自独立报告了铜催化叠氮-炔烃环加成反应。这一精致而高效的化学反应,已被广泛用于药物开发、绘制DNA图谱和制造更匹配目的材料。
生物正交化学“照亮”细胞,却不会破坏正常化学反应
点击化学为生物正交反应提供了一个原型蓝本。本年度第三位获奖者卡罗琳·R·贝托齐的获奖理由是,将点击化学提升到了一个新的维度。
为了在细胞表面绘制重要但难以捉摸的生物分子——聚糖,她研发了能在生物体内使用的点击化学反应,即生物正交反应。贝托齐的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应。利用生物正交反应,研究人员改进了癌症药物的靶向性,目前正在临床试验中进行测试。
“生物正交反应,实际上是众里寻他千百度。”谢然说,其实到目前为止,没有任何一个化学反应可在绝对严格的意义上符合生物正交反应的所有要求,但这并不妨碍各国科学家以此为目标,不断地探索和优化。
谢然的博士生导师、北京大学陈兴教授,以及北京大学的陈鹏教授、王初教授是国内最早从事生物正交反应研究和应用的国内化学生物学领军人物。值得一提的是,陈兴教授曾跟随贝托齐学习。“今年的诺贝尔化学奖实际上是对整个化学生物学领域的肯定。”谢然认为,点击化学概念提出到现在不过20余年,点击化学和生物正交反应在生命科学研究、医药研发、临床诊疗等多个领域均展示出了广阔的应用前景,势必为人类带来更大的利益。
学生眼中的诺奖得主
他是一位科学“老顽童”,脑子里只有学术
南京大学化学化工学院的李劼教授,2015年至2018年在美国斯克里普斯研究所开展了为期3年的化学生物学博士后研究,他的联合博士后导师之一正是K·巴里·夏普莱斯。有趣的是,他的另一位联合博士后导师吴鹏教授是夏普莱斯的博士生,同时也是今年另一位诺奖得主卡罗琳的博士后。“他真的是一位科学界的‘老顽童’。”对于自己的导师,李劼如是评价,“巴里的脑子里只有学术,只关心怎样让化学变得更酷。”
夏普莱斯几乎获得了化学界和科学界的所有奖项,2001年凭借“不对称有机催化”首度摘得诺贝尔化学奖。按照诺奖颁奖的惯例,会给得奖人一小段报告时间,说说自己的科研成果。谁知,夏普莱斯没有说自己的获奖项目“不对称有机催化”,而是提到了自己接下来科研的重点“点击化学”。
他让“点击化学”越来越通俗易懂,看似“高中生都能做”
“点击化学的诞生,其实和巴里的夫人,还有他的研究所所长有一定的关系。”李劼告诉记者,在夏普莱斯提出“点击化学”的概念后,他身边最亲近的人给他定下了新的“小目标”:目前的分子化学合成规划还是大了些,能不能再“化繁为简”,再简单一些?自此,“简单”便成为了他科研的新目标。他不仅接受了挑战,而且当真让“点击化学”的概念越来越通俗易懂。在10月5日的诺奖发布会结束后,互联网上甚至有高中化学奥赛老师评论:这个化学反应太简单了,连高中生都能做!
是位“工作狂人”,2019年当选中国科学院外籍院士
“被巴里喊进办公室,没有两三小时出不来。”李劼笑着回忆自己和导师相处的时光,“他很和蔼,聊天时更是如此,会从美国电影聊到化学反应。。”虽然聊起天来没有边界,但对待科研,夏普莱斯十分严谨,甚至是位标准的“工作狂”。李劼告诉记者,导师有着自己独特的作息,从下午两点开始在实验室工作,一直到晚上两三点才会休息,这中间几乎不会休息。
记者了解到,夏普莱斯2019年当选中国科学院外籍院士,他还是中科院上海有机化学研究所等多所国内研究所和高校的客座教授。
夏普莱斯成为第五位获得两次诺奖的科学家
历史上获得两次诺奖的科学家只有4位,居里夫人(物理奖、化学奖)、巴丁(物理奖、物理奖)、鲍林(化学奖、和平奖)、桑戈(化学奖、化学奖)。2022年10月5日,美国科学家夏普莱斯成为第五位获得两次诺奖的科学家。2001年他曾经凭借在手性催化氧化反应方面的贡献获得2001年诺贝尔化学奖。
对于学术荣誉,巴里一直看得很淡,10月5日,接完诺奖组委会的电话,他直接去睡觉了。