两次获得诺贝尔奖！他一度被认为疯了……

科技

2022-10-05 16:10

◎ 科技日报记者张盖伦

10月5日晚，诺贝尔化学奖公布后，董佳家打算给自己的导师卡尔·巴里·夏普利斯打个电话，不过，暂时没有打通。

但他知道，这个80多岁的“老头”对诺奖不会感到太兴奋。毕竟，他已经拿了太多奖；而且，这是他第二次拿到诺贝尔化学奖。

“我们私下交流时他跟我说过，荣誉对他来讲已经没有意义。”董佳家说。

董佳家现在是中科院上海有机化学研究所研究员，和夏普利斯教授做了十几年的研究。

在他心中，夏普利斯是“完美”的科学家。

点击化学：咔哒一声，“合”上了

2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托西 (Carolyn R. Bertozzi)、丹麦科学家摩顿·P·梅尔达尔 (Morten P. Meldal)、美国科学家卡尔·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless）以表彰他们在点击化学和生物正交化学领域作出的贡献。

图片来源：诺贝尔奖官网

2000年左右，夏普利斯提出了一个新的领域：点击化学。

这是一种简单可靠的化学形式，反应迅速，避免不必要的副产品。

中科院化学研究所研究员程靓解释，通俗理解，就是两个东西放在一块，可以直接反应，如同积木拼在一起，咔哒一声，就成了。即使不是化学家，拿到底物也能去做化学反应。化学合成的复杂度大大降低了。

有了点击化学，科研人员也能更加精准地去调控一些化学的关键步骤，

不久后，梅尔达尔和夏普利斯各自独立提出了铜催化叠氮-炔环加成。这一反应被形容为优雅而高效。

而化学反应，除了在试管中进行，还需将其拓宽到细胞甚至活体。如果这一反应干扰细胞内其他官能团、组分，就会影响细胞的功能。程靓表示，所谓“正交”，意思就是与细胞内原有生物化学反应互不干扰。生物正交反应，就是让探针分子和报告官能团快速高效发生反应，同时又不影响生物分子之间正常的相互作用。

“目前，大多数点击化学用在生物正交反应内。当然，点击化学应用得很广泛，也有物理学家会用点击化学做功能材料。”程靓说。

夏普利斯开发的点击化学反应，速率更快，但需要用到铜离子。然而对生物体来说，铜离子具有一定毒性。贝尔托西提出了两种无铜催化的点击化学反应（生物正交反应），更适合于生命体系。

浙江大学生命科学研究院研究员林世贤形容，相当于以前还要看说明书，按顺序搭建积木；现在，无铜催化不需要说明书，可以相对自由地进行拼接。因此，贝尔托西的方法，让点击化学进入生物体内，生物正交反应普适性地用到了生命科学的研究中。

未来的应用范围，程靓认为可以扩展到两个方面：做加法和做减法。前者是指在生物体内的特定位置和特定的时间，让较小的前体高效发生反应，原位创造新分子；后者，则是指让带有活性成分的分子进入生物体内，利用生物正交化学在特定时间特定位置，释放出对靶细胞有活性的药物分子。“研究的热点，就是如何让加法和减法做得更为精准。”程靓说。

点击化学，则主要涉及不同官能团之间的连接，所以，科研人员正在拓宽点击化学的反应类型，增加可用的工具，让更多官能团之间发生那种“咔哒”一声的连接。

董佳家告诉科技日报记者，简单来说，大家要做的，就是寻找独特的、难以被注意的反应，把它应用起来。

“封神”的夏普利斯

夏普利斯曾因在手性催化氧化反应方面的贡献，于2001年获得诺贝尔化学奖。

有科研人员坦言，之前之所以没敢预测夏普利斯得奖，是觉得毕竟他已经得过一次。

林世贤直言，这是一位诺贝尔奖史上的里程碑式人物。“在这个时代，能获得两次诺贝尔奖，是非常惊人的成就！”夏普利斯两次获奖，意味着他在两个截然不同的领域做出了开创性工作，“他在诺贝尔奖得主中封神了”。

2001年，夏普利斯因手性催化氧化反应获诺贝尔化学奖。图片来源：诺贝尔奖官网

早在1970年，因一次化学实验事故，夏普利斯一只眼睛受了伤。从那以后，他基本用独眼工作。在已经获得了巨大的荣誉之后，夏普利斯跳出自己熟悉的领域，开拓了一个全新的研究方向。

董佳家说，提出点击化学之后，夏普利斯曾遭受大量抨击与批判，包括著名的合成化学家和他的老朋友们。夏普利斯的夫人告诉董佳家，曾有一段时间，夏普利斯出去作报告时，特别多人喜欢来看。不是因为他们想看看什么是点击化学，而是听说夏普利斯疯掉了，想到现场看看他到底疯到了什么程度。

但是时间说明了一切。

您觉得您的导师是怎样的人？听到记者的提问，董佳家脱口而出——“完美的科学家！” “他对其他事情都不在意，完全由好奇心驱动做研究。眼里心里只有科学。纯粹，毫无功利心。”自己拿多少钱不知道，去飞机场忘记带护照的事情也经常发生。值得夏普利斯费心的，只有科学。夏普利斯并不急于发文章，他提倡要做原创性发现，要专注和好奇。不过，夏普利斯不出手则以，一出手就是“惊天动地”。

2008年11月，夏普利斯在天津大学做过一场关于科研创新思考的演讲。2009年3月，董佳家加入他的课题组，老师将PPT和演讲原稿都给了他。“这个报告我看了不下数百次。”董佳家后来逐页翻译了ppt和讲稿，发在自己课题组的微信公号上。“他对我影响最大的，是教我科研的方法，以及怎样做人。”

夏普利斯形容自己是一位探险家。“如果你想发现新事物，千里之行的第一步就是要学会与不确定性共存，并学会接受失败如常，因为寻找未知事物的风险就像成为一名从不系安全绳的高空杂技演员一样大。”

“当我在实验台上工作时，我的大多数反应都行不通，但我从来没有将它们视为失败。我行不通的想法总会给我带来关于下一步尝试的更多想法。因此，我的词典里没有‘失败’这个概念。”夏普利斯这样说。

未来该领域有广阔想象空间

2022年诺贝尔化学奖已经尘埃落定。林世贤说，其实，国内在这一授奖领域的工作也非常前沿，与国际并驾齐驱，部分生物正交反应的概念和应用处于国际领先位置。

还有许多科学家在点击化学和生物正交化学上作了突出贡献。“可能因为有三个获奖名额的限制，有些人没有拿到这个奖项，我也觉得有些遗憾。”林世贤举例说，北京大学化学与分子工程学院陈鹏教授团队率先提出了生物正交剪切反应，通过生物正交反应打断化学键，来激活蛋白、释放药物。这也是生物正交化学领域非常有展示度的研究。

“点击化学和生物正交化学，是化学科学工作者主动拥抱生命科学，主动迎接生命科学的挑战提出来的一个新的化学反应和化学理论。理论的大厦刚刚建起，它可以带来非常广阔的想象空间。”林世贤认为，它们可以给化学家精准、特异地干预生命体系提供非常独特的技术手段和一系列的工具。这些研究相当于提供了积木的模具和模块，至于以后是用来造飞机、航母还是宇宙飞船，值得科研人员进一步去探索。

林世贤预测，未来20年，还会有很多利用化学的基础理念和思想去研究生命科学过程的研究者能够拿到诺贝尔奖。

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来源：科技日报

编辑：张琦琪

审核：朱丽

终审：王婷婷

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