2022年诺贝尔化学奖揭晓

2022年诺贝尔化学奖揭晓

2022年诺贝尔化学奖揭晓

(神秘的地球uux.cn)据ETtoday(记者 罗翊宬):2022年诺贝尔化学奖揭晓,美国化学家贝尔托西 (Carolyn R. Bertozzi)、丹麦学者梅尔达尔(Morten Meldal)、美国化学家夏普莱斯(K. Barry Sharpless)获得该项殊荣,表彰他们在点击化学、生物正交化学等领域上具有卓越成就。

贝尔托西33岁时就获得了麦克阿瑟天才(MacArthur Fellows Program)奖,同时也是首位获得勒梅尔森-麻省理工学院奖(Lemelson-MIT)的女性。

贝尔托西将点击化学提升到了一个新的维度,并开始在生物体中使用它。她的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应。

其中,夏普莱斯曾于2001年获得诺贝尔化学奖,成为史上第5位获得两项诺贝尔奖的人。夏普莱斯和梅尔达尔为化学的功能形式(点击化学)奠定了基础,其中分子构建单元快速有效地结合在一起。另外,夏普莱斯任职于斯克里斯普研究院,曾是翁启惠的同事。这间世界第一等的研究机构,去年也有诺贝尔奖得主。

诺贝尔化学委员会主席奥维斯特(Johan Åqvist)表示,今年的化学奖不是处理过于复杂的问题,而是处理简单易行的问题,甚至可以通过直接的途径构建功能分子。本届诺贝尔化学奖表彰他们在点击化学、生物正交化学等领域上具有卓越成就。

诺贝尔化学奖表彰这3名化学家简化困难的过程。点击化学(Click chemistry)和生物正交(Bioorthogonal)反应将化学带入功能主义时代,点击化学被用于药物开发,绘制DNA及创造更适合其用途的材料,研究人员则利用生物正交反应改善癌症标靶药物。

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(神秘的地球uux.cn)据科学网(作者 冯丽妃 梅进):北京时间10月5日下午5点47分许,瑞典皇家科学院决定将2022年的诺贝尔化学奖授予美国科学家Carolyn R. Bertozzi、丹麦科学家Morten Meldal和美国科学家K. Barry Sharpless,以表彰他们“在点击化学和生物正交化学方面的发展”。

2022年的诺贝尔奖单项奖金为1000万瑞典克朗(约合人民币642.8万元)。

“点击!”——分子结合在了一起

2022年诺贝尔化学奖旨在简化困难的过程。Barry Sharpless和Morten Meldal为一种功能形式的化学——点击化学奠定了基础。在这种化学中,分子构建块快速而有效地结合在一起。而Carolyn Bertozzi 则将点击化学带到了一个新的维度,并开始在生物体中使用它。

化学家们一直渴望构建越来越复杂的分子。在药物研究中,这通常涉及人工再造具有药用特性的天然分子。这导致了许多令人钦佩的分子结构,但生产这些通常耗时且非常昂贵。

“今年的化学奖处理的不是过度复杂的问题,而是容易和简单的事情。功能分子甚至可以通过一条直接的路线来构建”,诺贝尔化学委员会主席Johan Åqvist说。

这是Barry Sharpless的第二个诺贝尔化学奖!正是他开始了这一过程。大约在2000年左右,他创造了“点击化学”的概念,这是一种简单而可靠的化学形式,在这种化学中,反应快速发生,避免了不必要的副产品。

不久之后,Morten Meldal和Barry Sharpless各自独立地提出了现在点击化学王冠上的明珠——铜催化叠氮-炔环加成。这是一种优雅而高效的化学反应,现在被广泛用于药物开发、DNA定位和创造更适合用途的材料。

Carolyn Bertozzi 把点击化学提升到了一个新的高度。为了绘制细胞表面重要但难以捉摸的生物分子——聚糖的图谱,她开发了在生物体内起作用的点击反应。而她研发的生物正交反应能在不破坏细胞正常化学反应的情况下发生。

这些反应现在在全球范围内被用于探索细胞和追踪生物过程。利用生物正交反应,研究人员改进了癌症药物的靶向性,目前已经进入临床试验。

点击化学和生物正交反应将化学带入了功能主义时代,为人类带来了最大的利益。

更多:

Barry Sharpless成为第五位两次获得诺贝尔奖的科学家!(他上一次获得诺贝尔化学奖是在2001年)。在他之前,两获诺奖的科学家为:John Bardeen(1956年和1972年两获诺贝尔物理学奖), Marie Curie(1903年获诺贝尔物理学奖,1911年获诺贝尔化学奖), Linus Pauling(1954年获诺贝尔化学奖,1962年获诺贝尔和平奖) 和Frederick Sanger(1958年和1980年两获诺贝尔化学奖)。

获奖者介绍:

Carolyn R. Bertozzi,1966年出生于美国。1993年从美国加州大学伯克利分校获得博士学位。目前为美国斯坦福大学教授。

Morten Meldal,1954年出生于丹麦。1986年从丹麦科技大学获得博士学位。目前为丹麦哥本哈根大学教授。

K. Barry Sharpless,1941年出生于美国。1968年从美国斯坦福大学获得博士学位。目前为美国斯克里普斯研究所教授。

过去7年诺贝尔化学奖得主名单

2021年——德国和美国科学家Benjamin List和David W.C. MacMillan获奖,获奖理由是“在不对称有机催化方面的发展”。

2020年——法国和美国科学家Emmanuelle Charpentier、Jennifer A. Doudna获奖,获奖理由是“开发出一种基因组编辑方法”。

2019年——美国和日本3位科学家John B Goodenough、M. Stanley Whittlingham、Akira Yoshino获奖,获奖理由是“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”。

2018年——美国科学家Frances H. Arnoid获奖,获奖理由是“研究酶的定向进化”;另外两位获奖者是美国的George P. Smith和英国的Sir Gregory P. Winter,获奖理由是“研究缩氨酸和抗体的噬菌体展示技术”。

2017年——瑞士、美国和英国3位科学家Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson获奖,获奖理由是“研发出冷冻电镜,用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。

2016年——法国、美国、荷兰3位科学家Jean-Pierre Sauvage、J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa获奖,获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

2015年——瑞典、美国、土耳其3位科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar获奖,获奖理由是“DNA修复的机制研究”。

诺贝尔化学奖小知识

——截至2021年,诺贝尔化学奖共颁发了113次,没有颁发的8年分别是1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942年。

——1901年至2021年,共188人次获奖,实际获奖个人为187人,因为英国科学家Frederick Sanger于1958年和1980年两次获奖。

——113次颁奖中,63次为单独获奖者,25次为2人共享,25次为3人共享。

——最年轻的获奖者是法国科学家Frédéric Joliot,1935年因“合成新的放射性元素”与妻子Irène Joliot-Curie一起获奖,时年35岁。

——最年长的获奖者是美国科学家John B. Goodenough,2019年因“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”获奖,时年97岁。他也是迄今为止所有诺奖得主中获奖时最年长的一位。

——187位诺贝尔化学奖得主中,有7位女性。分别是1911年的居里夫人(居里夫人另外还获得1903年的物理学奖)、1935年的Irène Joliot-Curie、1964年的Dorothy Crowfoot Hodgkin、2009年的Ada Yonath、2018年的Frances H. Arnold,以及2020年的Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna。其中,Marie Curie和Dorothy Crowfoot Hodgkin独享当年的化学奖。

——诺奖史上的“家庭”诺奖。

居里夫人家庭是历史上最成功的“诺奖家庭”。居里夫妇1903年共同获得诺贝尔物理学奖;居里夫人自己1911年又获得诺贝尔化学奖;居里夫妇的大女儿Irène Joliot-Curie,与丈夫Frédéric Joliot一起获得1935年的诺贝尔化学奖;居里夫妇的小女儿ève Curie,嫁给了Henry R. Labouisse,他在1965年代表联合国儿童基金会接受了当年的诺贝尔和平奖。

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(神秘的地球uux.cn)据学术头条:北京时间 2022 年 10 月 5 日下午 5 点 45 分,2022 年诺贝尔化学奖重磅公布, Carolyn R.Bertozzi,Morten Meldal 和 K. Barry Sharpless,因为点击化学和生物正交化学的发展作出突出贡献而获奖。

Carolyn R. Bertozzi(美国化学家)
Morten Meldal(丹麦化学家)
K. Barry Sharpless(美国化学家)

化学,是与诺贝尔本人工作联系最紧密的科学,同时也是诺贝尔在遗嘱中提到的第二个获奖领域。

化学更像处于不同科学领域交接的中心位置,一边接近为其提供理论基础的物理学,另一边又接近生物学,因为生物学科其实是整个化学学科最复杂领域的延伸。

就获奖领域而言,有至少 25 名获奖者在有机化学研究中做出贡献,比其他任何领域的获奖者都多。

由 20 世纪诺贝尔化学奖的发展趋势可以预见,随着计算机技术的发展,理论化学和计算化学将会在 21 世纪得以蓬勃发展,生物系统的研究可能会变得更加重要,从单个大分子转向大型交互系统,比如化学信号和包括大脑在内的神经功能。

187 位诺贝尔化学奖得主

诺贝尔化学奖自 1901 年开始颁发,截至 2021 年,共有 187 人获奖。

第一个诺贝尔化学奖于 1901 年颁发给荷兰化学家雅各布斯·亨里克斯·范托夫(Jacobus Henricus van 't Hoff),以表彰他“发现化学动力学法则和溶液渗透压”。

英国生物化学家弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)是迄今为止唯一一位两次获得诺贝尔化学奖的科学家,而其他两次获得诺贝尔奖的玛丽·居里(Marie Curie)和莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)则是在不同学科领域。

历史上,诺贝尔化学奖有 8 次暂停颁发,分别发生在 1916 年、1917 年、1919 年、1924 年、1933 年、1940 年、1941 年和 1942 年。

历年诺贝尔化学奖得主名单:https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes-in-chemistry/

最年轻、最年长的获奖者

迄今为止,最年轻的诺贝尔化学奖得主是法国物理学家弗雷德里克·约里奥-居里(Frédéric Joliot-Curie)。1935 年,他与妻子伊雷娜·约里奥-居里(Irène Joliot-Curie)(居里夫人的长女)一起获得了诺贝尔化学奖。那时,他只有 35 岁。

历史上,他们曾两次与诺贝尔奖失之交臂:

1932 年,约里奥-居里夫妇合作,用放射性钋所产生的 α 射线轰击铍、锂、硼等元素,发现了前所未见的穿透性强的辐射,但未能正确识别而使得,后来被卢瑟福(Ernest Rutherford)的学生詹姆斯·查德威克(James Chadwick)归结研究,确立为中子,查德威克也因此获得 1935 年诺贝尔物理学奖;
约里奥-居里夫妇最早在实验中得到正电子,同样因为未能正确识别而使得这一荣誉最终归结给卡尔·戴维·安德森(Carl David Anderson),安德森也因此而获得 1936 年诺贝尔物理学奖。

最年长的诺贝尔化学奖得主是约翰·古迪纳夫(John Goodenough),他在 2019 年获奖时已经 97 岁了。他也是所有诺贝尔奖得主中年龄最大的人。

女性获奖者

迄今为止,在 187 位诺贝尔化学奖得主中,有 7 名是女性。她们分别是:

1911 年,玛丽·居里(Marie Curie)因“发现镭和钋元素,提纯镭并研究了这种引人注目的元素的性质”而获奖;
1935 年,伊雷娜·约里奥-居里与丈夫弗雷德里克·约里奥-居里因“合成了新的放射性元素”而获奖;
1964 年,英国生物化学家多罗西·霍奇金(Dorothy Hodgkin)因“利用 X 射线技术解析了一些重要生化物质的结构”而获奖;
2009 年,以色列晶体学家阿达·尤纳斯(Ada E. Yonath)因“对核糖体结构和功能方面的研究”,与美国生物化学家托马斯·施泰茨(Thomas Steitz)、英国结构生物学家文卡特拉曼·拉马克里希南(Venkatraman Ramakrishnan)共同获奖;
2018 年,美国化学工程师弗朗西丝·阿诺德(Frances Arnold)因“设计出酶的定向进化”而获奖;
2019 年,法国微生物学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷(Emmanuelle Charpentier)和美国生物学家珍妮弗·道德纳(Jennifer Doudna),因“开发出一种用于基因编辑技术的方法”而获奖。

近 5 年诺贝尔化学奖得主一览

2021 年诺贝尔化学奖

德国化学家本亚明·利斯特(Benjamin List)和苏格兰美籍化学家戴维·麦克米伦(David MacMillan),因“开发出有机不对称催化”而共同获奖。

2020 年诺贝尔化学奖

法国微生物学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷(Emmanuelle Charpentier)和美国生物学家珍妮弗·道德纳(Jennifer Doudna),因“开发出一种基因组编辑方法”而共同获奖。

2019 年诺贝尔化学奖

美国固体物理学家约翰·古迪纳夫(John Goodenough)、英国化学家斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittlingham)和日本化学家吉野彰(Akira Yoshino),因“开发出锂离子电池”而共同获奖。

2018 年诺贝尔化学奖

美国化学工程师弗朗西丝·阿诺德(Frances Arnold)因“设计出酶的定向进化”而获奖;

美国化学家乔治·皮尔森·史密斯(George P. Smith)和英国生物化学家格雷格·温特(Gregory P. Winter),因“研制出肽和抗体的噬菌体展示技术”而共同获奖。

2017 年诺贝尔化学奖

瑞士生物物理学家雅克·杜博歇(Jacques Dubochet)、德美双籍生物学家约阿希姆·弗兰克(Joachim Frank)和苏格兰分子生物学家、生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson),因“研制用于溶液内生物分子的高分辨率结构测定的低温电子显微镜技术”而共同获奖。

相关:2022年诺贝尔化学奖出炉 三位科学家共享殊荣 时隔21年,沙普利斯再捧诺奖

(神秘的地球uux.cn)据楚天都市报极目新闻(记者 宋清影):当地时间10月5日,2022年诺贝尔化学奖出炉。美国科学家卡罗琳·贝尔托齐、卡尔·巴里·沙普利斯和丹麦科学家莫滕·梅尔达尔三人共享。

极目新闻记者梳理发现,沙普利斯竟然两获诺奖,不过为了科学他也付出了巨大的代价。

时隔21年再获诺奖

三位得主中的沙普利斯,1941年4月28日生于美国宾夕法尼亚州费城。1968年获得美国斯坦福大学博士学位。

沙普利斯在2001年就获得了诺贝尔化学奖。这让他成为继弗雷德里克·桑格之后,史上第2位获得两次诺贝尔化学奖的人。沙普利斯以对不对称合成的研究广为人知,以夏普莱斯的名字命名了三个化学反应:即催化不对称环氧化反应、二羟基化反应和氨羟化反应。2001年,凭借在手性催化氧化反应方面的卓越贡献,沙普利斯和美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治一起获得该年度的诺贝尔化学奖。诺尔斯与野依良治分享诺贝尔化学奖一半的奖金,沙普利斯获得另一半。近年来他引入新概念点击化学,成为药物开发和分子生物学的诸多领域中,最为有用和吸引人的合成理念之一。基于他对点击化学的突出贡献,曾有分析公司预测他将二度获得诺贝尔化学奖,结果这一预测果然在2022年成真。

因实验单眼失明

不过沙普利斯这位化学界泰斗却不幸丧失了一只眼睛。

1970年,沙普利斯在麻省理工学院谋得一份助理教授的职位后不久,便在一次实验中发生了这场不幸。一天凌晨,他从实验室准备回家时,想去隔间里看看同事在做什么,一位一年级研究生正在对核磁共振管进行火焰密封。沙普利斯拿起核磁共振管对着灯观察,谁知试管起了雾气,沙普利斯擦拭试管后,注意到溶剂含量非常高。突然,溶剂水平下降了几英寸。

“虽然我立刻意识到浓缩的氧气已经被密封在核磁共振管中,但在爆炸之前我真的无法移动它。”核磁共振管发生爆炸,玻璃碎片粉碎了沙普利斯一只眼睛的眼角膜,穿透了视网膜,并且导致眼球被部分刺破。他受伤的眼睛失去功能性视力,不过好在他另一只眼睛还保持完整视力。

沙普利斯后来将这段经历写成短文,现在这篇叫做《过去的警示故事》的文章还在麻省理工学院的官网上,时刻提醒科研人员要佩戴好安全防护镜。

女化学天才也是摇滚“天后”

诺贝尔奖官网对此次化学奖的评语是:“有时简单的答案是最好的。沙普利斯和梅尔达尔将化学带入了功能主义时代,并奠定了点击化学的基础,贝尔托齐则将点击化学带到了一个新的维度,并开始使用它来绘制细胞图。她的生物正交反应现在有助于更有针对性的癌症治疗,以及许多其他应用。”

卡罗琳 · 贝尔托齐是三位得主中的唯一一名女性,她的身份除了是一名化学家,也是摇滚乐爱好者。

据《世界科学》杂志介绍,贝尔托齐1966年10月出生,她的父亲是麻省理工学院的物理学教授,但她进入哈佛大学后,一度想主修音乐。“我父母不希望我这么选择。我的一个亲戚从事音乐事业,最后却通过在银行上班来付房租。我不太敢违抗他们。”

于是,贝尔托齐选择了包括数学和科学课程在内的医学预科课程,并在大一结束时决定主修生物学,但她的音乐事业并没有半途而废。当许多同学在餐馆做服务员以支付大学费用时,她在重金属摇滚乐队里演奏电子琴并伴唱。那是20世纪80年代,她所在的乐队经常在大学派对等活动中演奏自己的金属摇滚或流行歌曲。

相关:近10年,这些人曾获得过诺贝尔化学奖

(神秘的地球uux.cn)据中新网:北京时间10月5日下午,2022年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院将该奖授予卡罗琳•露丝•贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、摩顿•梅尔达尔(Morten Meldal)和卡尔•巴里•夏普莱斯(K. Barry Sharpless),以表彰他们在“点击化学和生物正交化学”方面所做出的贡献。

诺贝尔化学奖首次颁发于1901年,截至2021年,共颁奖113次,有188位获奖者。

以下是近10年以来诺贝尔化学奖得主名单及其主要成就:

2021年:

戴维•麦克米伦(美)和本亚明•利斯特(德)因“在不对称有机催化研究方面的进展”被授予诺贝尔化学奖。

2020年:

埃曼纽尔•卡彭蒂耶(法)和詹妮弗•杜德纳(美),以表彰她们在基因编辑技术方面的贡献。

2019年:

约翰•古迪纳夫(美)、斯坦利•惠廷厄姆(美)和吉野彰(日),因在锂电池研发领域做出的贡献分享诺奖。

2018年:

诺贝尔化学奖授予弗朗西斯•阿诺德(美)、乔治•史密斯(美)和格雷戈里•温特利(英),以表彰他们在酶的定向演化,以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术方面取得的成果。

2017年:

约阿希姆•弗兰克(德/美),理查德•亨德森(英),雅克•杜博歇(瑞士)发展了冷冻电子显微镜技术,以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子结构。

2016年:

让-皮埃尔•索维奇(法)、弗雷泽•斯托达特(英)和伯纳德•费林加(荷)三位科学家因“设计和合成分子机器”获奖。

2015年:

托马斯•林达尔(瑞典)、保罗•莫德里奇(美)、阿齐兹•桑贾尔(土耳其/美),因在基因修复机理研究方面所做出的贡献获奖。

2014年:

埃里克•贝齐格(美)、威廉•莫纳(美)、斯特凡•黑尔(德),因“研制出超分辨率荧光显微镜”获奖。

2013年:

马丁•卡普拉斯(美/奥地利)、迈克尔•莱维特(英/美)、阿里耶•瓦谢勒(美/以色列)分享诺奖,三人在开发多尺度复杂化学系统模型方面做出贡献。

2012年:

罗伯特•莱夫科维茨(美)、布莱恩•克比尔卡(美),因“G蛋白偶联受体研究”获奖。

相关:让化学反应变成“搭积木”,三科学家获诺贝尔化学奖

(神秘的地球uux.cn)据北京日报客户端(记者 刘苏雅):10月5日,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)荣获2022年诺贝尔化学奖,以表彰他们在点击化学和生物正交化学领域作出的贡献。

长期以来,化学家一直渴望构建越来越复杂的分子。而本届诺贝尔化学奖授予了一种简化困难的过程——点击化学(click chemistry),形象地讲,只需“咔哒”一声,分子就会耦合在一起,用简单的方法,也能构建出功能分子。

大约在2000年,巴里·夏普利斯创造了点击化学的概念,这是一种简单而可靠的化学形式,反应迅速且避免了不必要的副产品,让分子模块能快速有效地结合在一起。不久之后,莫滕·梅尔达尔和巴里·夏普利斯彼此独立地提出了点击化学“王冠上的明珠”——铜催化末端炔烃与叠氮化物的环加成反应(the copper catalysed azide-alkyne cycloaddition)。这是一种优雅而高效的化学反应,已被用于药物开发、DNA定位以及创造更适合用途的材料。

“click chemistry,其实翻译成‘卡扣化学’会更形象生动。”知乎答主、科普工作者“ChemX”认为,点击化学是一种“化学接口”,是通过小单元的拼接,快速、可靠地完成各类分子的化学合成。这是一种模块化的思路,就像是拼积木一样,只要两个部分的搭扣碰在了一起,就可以相互结合。

而卡罗琳·贝尔托西发展了点击化学。为了绘制细胞表面重要但难以捉摸的生物分子——聚糖,她开发了在生物体内起作用的点击反应,即生物正交反应,其能在不破坏细胞正常化学反应的前提下发生。

“ChemX”表示,正交其实是一种“垂直”状态,即研究对象处于两个不会相互干扰的方向。高等动物体内不含有炔键,不会对荧光信号造成干扰,这便是生物正交性。利用这一特性对复杂的生化过程进行研究,更容易得到准确的结果。

当前,全球各地的科学家们正将生物正交反应用于探索细胞和跟踪生物过程,如改进了癌症药物的靶向性,目前正在开展临床试验。点击化学和生物正交反应,将化学带入了功能主义时代。

本次是巴里·夏普利斯第二次荣获诺贝尔化学奖。2001年,他曾因手性催化氧化反应获得诺贝尔化学奖。

相关:2022年诺贝尔化学奖揭晓 原来化学奖是“跨界明星”?

(神秘的地球uux.cn)据中新网10月5日电(管娜):北京时间10月5日下午,2022年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院将该奖授予卡罗琳•露丝•贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、摩顿•梅尔达尔(Morten Meldal)和卡尔•巴里•夏普莱斯(K. Barry Sharpless),以表彰他们在“点击化学和生物正交化学”方面所做出的贡献。

诺贝尔奖官网介绍称,夏普莱斯和梅尔达尔为一种功能形式的化学——点击化学奠定了基础,在这种化学中,分子构建块快速而有效地结合在一起。贝尔托西将点击化学带入了一个新的维度,并开始将其应用于生物体中。

诺奖中的“跨界明星”

创造新物质、发展新技术、研究新理论……诺贝尔化学奖的颁奖史可谓是一部现代化学的发展史,其重要性不言而喻。

诺贝尔奖官网上对该奖介绍道:“对于阿尔弗雷德•诺贝尔自己的工作来说,化学是最重要的科学。他的发明的发展以及他采用的工业流程都是基于化学知识。化学是诺贝尔在其遗嘱中提到的第二个获奖领域。”

尽管诺贝尔本人就是化学家,但作为诺奖“嫡传”的化学奖却偏爱跨界。从以往诺贝尔化学奖得主的名单可以看出,不少获奖成就并非出自传统的化学研究,而是涉及生物学、物理学等多重学科,因此,诺贝尔化学奖也被调侃为“诺贝尔理综奖”。

1908年,英国物理学家卢瑟福因“对元素蜕变以及放射化学的研究”,荣获诺贝尔化学奖。他风趣地调侃道:“这是我一生中绝妙的一次玩笑!”

但熟悉诺奖历史的人知道,像卢瑟福这样,从物理学进入化学研究领域获奖的人不胜枚举。连诺奖官网都称,化学在20世纪初的蓬勃发展与物理学的基本发展密切相关。

2020年的诺贝尔化学奖就颁给了“对生命科学产生革命性影响”的两位女科学家沙尔庞捷和道德纳,以表彰她们在基因组编辑方法研究领域作出的贡献。她们是第一对同时获得该奖的女性,也是诺贝尔化学奖史上第六位和第七位女性得主。

诺贝尔奖委员会表示,两位获奖者发现了基因技术中最犀利的工具之一,即“CRISPR/Cas9基因编辑技术”。使用这一技术,研究人员可以非常精准地改变动物、植物和微生物的DNA。这一技术对生命科学研究产生了突破性影响,有助于研发新的癌症疗法,并可能使治愈遗传性疾病成为现实。

不过,在2021年,青睐跨界的诺贝尔化学奖“出人意料”的回归了传统化学,两位科学家因在“不对称有机催化研究方面的进展”获奖。瑞典皇家科学院说,利斯特和麦克米伦的成果对药物研究产生了巨大影响,并使化学更加“绿色”。

偏爱“组团”的诺奖

除了跨界这一显著特点外,诺贝尔化学奖还偏爱“组团”,其获奖历史上还有不少家庭组合。

俗话说,“有其父必有其子”。汉斯•冯•奥伊勒-切尔平因对糖类的发酵以及发酵酶的研究得1929年诺贝尔化学奖,他的儿子乌尔夫•冯•奥伊勒获得1970年诺贝尔生理学或医学奖。

无独有偶,美国科学家罗杰•科恩伯格是2006年诺贝尔化学奖得主,他的父亲阿瑟•科恩伯格则是1959年诺贝尔生理学或医学奖得主之一。

而最成功的“诺贝尔奖家庭”莫过于居里夫妇。玛丽•居里因对放射化学方面的研究,获得了1911年的诺贝尔化学奖。1903年,她和丈夫皮埃尔•居里夫妇获得了诺贝尔物理学奖。

不仅如此,居里夫人的长女伊雷娜和丈夫因对人工放射性的研究,也共同获得了1935年的诺贝尔化学奖。居里夫人的小女儿虽然没有投身科研工作,但在1965年,她的丈夫、美国外交官亨利•拉波易斯代表联合国儿童基金会,获得了诺贝尔和平奖。

此外,值得一提的是,英国生物化学家桑格虽然上演“上阵父子兵”,但他曾在1958年及1980年两度获得诺贝尔化学奖,是唯一一个获得两次诺贝尔化学奖的科学家。

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(神秘的地球uux.cn)据新华日报:北京时间10月5日下午,2022年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔化学奖授予卡罗琳·贝尔托齐(Carolyn R. Bertozzi)、莫滕·梅尔达尔(Morten Meldal)和卡尔·巴里·沙普利斯(K. Barry Sharpless),以表彰他们“在点击化学和生物正交化学方面的发展”,其中巴里·沙普利斯更是再次夺得诺奖。

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,记者第一时间进行了采访,并邀请他们进行解读。

点击化学是什么?和大道至简有相通之处

根据诺奖官网介绍,巴里·沙普利斯和莫滕·梅尔达尔的工作为化学的功能形式——点击化学——奠定了基础,使得分子结构单元快速有效地结合在一起。

点击化学(Click Chemistry),有时也被译为链接化学,是巴里·沙普利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。巴里·沙普利斯受此启发,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,通过最简单有效的方法将两个分子实体偶联在了一起。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。

在巴里·沙普利斯(Barry Sharpless)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(Morten Meldal)各自独立报告了现在化学皇冠上的宝石:铜催化叠氮-炔烃环加成反应。这是一种精致而高效的化学反应,目前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。

值得一提的是,巴里·沙普利斯是二次获奖,由于他开辟了点击化学这一全新领域。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。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献,在药物开发和生物医用材料等的诸多领域中,它已经成为最为有用和吸引人的合成理念之一。

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·贝尔托齐(Carolyn R. Bertozzi)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。卡罗琳·贝尔托齐的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应。这些反应现在被全球用于探索细胞和跟踪生物过程,并已经在活体动物中实现了这一反应。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。

所谓生物正交反应,可以理解为在不影响生物体的前提下(与生物内原有的化学反应“正交”),在生物体中进行的高选择性化学反应。谢然认为,从这个角度而言,今年的诺奖既回归了化学反应本身,又打通了生物与化学之间的界限。

当我们试图用化学方法去理解生物时,需要面对一个内源性挑战——生物体自身的化学类型和组成十分复杂,“这就涉及到生物正交反应的基本概念——与特定的生理环境没有关系,同时且保持它的化学惰性。”谢然说,这个反应体系是高度选择性的,要尽量减少对原始生物体的影响,还要保证化学惰性,不会与生物体内部物质发生反应,不会发生副作用。此外,反应要适应生物体所需,在室温条件、酸碱适合的液相环境中快速发生。

“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满足的符合生物正交反应的所有要求,或多或少有一些改进的空间,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,他们为我国的化学生物学发展也作出了一系列探索性工作。值得一提的是,陈兴教授曾跟随卡罗琳·贝尔托齐学习。

学生眼中的K.巴里·沙普利斯:科学界的老顽童

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卡尔·巴里·沙普利斯。有趣的是,他的另一位联合博后导师吴鹏教授是巴里的博士生,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。”

卡尔·巴里·沙普利斯的科研道路开展得相当顺利,他几乎获得了化学界和科学界的所有奖项。2001年,卡尔·巴里·沙普利斯凭借“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,卡尔·巴里·沙普利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”。这种作法在当时可谓是独树一帜。要知道,得了一次诺贝尔奖,可是拥有了足够“躺平”的资本。但卡尔·巴里·沙普利斯却已经开始了新的研究方向。

“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,在卡尔·巴里·沙普利斯提出“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”便成为了卡尔·巴里·沙普利斯科研的新目标。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!

“能有这样的社会评论,某种程度上其实是导师的成功。”李劼在接受记者采访时表示,虽然卡尔·巴里·沙普利斯发现的化学反应,简单到似乎“高中生都能做”,但它极大影响了其他的科学领域。“化学是中心科学,为其他领域提供了思想和工具,应该让别人更好的理解和应用。导师能够在诺奖评选中能够‘梅开二度’,很大程度上是因为他的研究已经渗透到生命科学、材料科学等众多领域。”

这位极富个性的科学“老顽童”,有别于读者们对于科研工作者的木讷的刻板印象,不仅话多,而且聊起天来“天南海北”。“被巴里喊进办公室,没有个两三小时出不来。”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。一开始你很难迅速找到他说话的重点,后来跟上导师的逻辑后我才发现,原来他的学术思想和对反应的理解都融汇在交谈内容中。”

虽然聊起天来没有边界,但对待科研,卡尔·巴里·沙普利斯十分严谨,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,卡尔·巴里·沙普利斯几乎不会休息。通宵达旦的工作中,卡尔·巴里·沙普利斯也有过不小心的时候。一次实验室中的不慎,让他付出了沉重的代价。因为一次核磁管爆炸,当时没有带护目镜的卡尔·巴里·沙普利斯失去了一只眼睛。后来,他把这段经历写成一篇短文发表,告诫化学专业的师生们,在实验室里无论任何时候都必须认真戴好防护镜,做好安全防护工作。

记者了解到,卡尔·巴里·沙普利斯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。在2019年之前,每年都会到中国进行科研交流,度过一段时间。他的实验室一直有中国学生学者在攻读博士学位或从事博士后研究,为中国的化学界培养了一批优秀人才。




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