2022诺贝尔化学奖颁给点击化学和生物正交化学

北京时间 10 月 5 日下午 5 点 45 分,2022 年诺贝尔化学奖评选结果揭晓——诺贝尔委员会宣布,将此奖项颁发给 Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal 和 K. Barry Sharpless,以表彰他们“开发点击化学和生物正交化学”。

Carolyn R. Bertozzi

Carolyn R. Bertozzi ,生于 1966 年,美国生物化学家,美国国家发明家科学院院士, 斯坦福大学化学研究所贝克家族主任。

Carolyn R. Bertozzi 在哈佛大学获得化学学士学位,在加州大学伯克利分校完成博士学位,并在 UCSF 从事博士后研究。1996 年,加入加州大学伯克利分校,2015 年,加入斯坦福大学化学研究所。

她的研究方向是糖生物学对基础疾病的影响,包括癌症、关节炎等炎症性疾病,以及包括结核病在内的传染病,促进了领域内对参与细胞识别和细胞间通讯的细胞表面寡糖的理解。2003 年,她将与生命系统兼容的化学反应称之为“生物正交化学”,创造了“生物正交化学”这一概念并创立了这一领域。Carolyn R. Bertozzi 应用生物正交化学技术来研究糖萼,她的发现推动了生物治疗领域的发展。

2020 年,Carolyn R. Bertozzi 获得未来索尔维化学奖。2022 年,获得了沃尔夫化学奖。

Morten Meldal

1954 年,Morten Meldal 出生于丹麦。1986 年,他在丹麦技术大学获得博士学位,随后,他先后进入哥本哈根大学和剑桥大学从事博士后研究工作。Morten Meldal 曾担任嘉士伯研究所研究员、丹麦技术大学兼职教授以及哥本哈根大学兼职教授等职务,曾获得丹麦 Kirstine Meyers 奖、丹麦化学学会奖、美国化学学会多肽化学拉尔夫·赫希曼奖等。目前,Morten Meldal 是哥本哈根大学纳米科学中心主任和教授,丹麦国家科学院院士,其主要研究方向为组合化学和多肽化学。

Morten Meldal 在其研究的初期专注于肽合成技术和与之相关的反应仪器的研究工作。他基于糖肽合成的早期工艺开发了适应性更加广泛的化学合成技术,包括连接糖肽,用于表征对癌症相关粘蛋白的免疫反应,促进了固相肽和肽有机化学与固相化学生物学和蛋白质化学领域的结合。

近期,他开发了一种光学编码技术,并且专注于有机化学和肽化学在固体支持物上的结合。他设计了一系列生成 N-酰基亚胺离子的新方法,这些化合物的组合文库已生成并用于筛选活性 GPCR 物质。

值得一提的是,Morten Meldal 因铜催化叠氮和炔烃环加成反应为关键反应的点击化学的共同开发者而闻名于世。

K. Barry Sharpless

K. Barry Sharpless 于1941 年出生于美国宾夕法尼亚州费城。1968 年获得美国加利福尼亚州斯坦福大学博士学位。现在是美国加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究中心的 WM Keck 教授。1984 年当选为美国艺术与科学院院士,1985 年当选为美国国家科学院院士。

K. Barry Sharpless 因其催化不对称环氧化的研究,与催化不对称氢化研究的 Willian S. Knowles 和野依良治分享了 2001 年的诺贝尔化学奖(他分享一半,另外两位分享另一半)。

凭借在手性催化氧化反应方面的贡献获得 2001 年诺贝尔化学奖后,K. Barry Sharpless 开拓了一个全新领域——点击化学。

点击化学是目前最为有用和引人注目的合成理念之一,极大地促进了材料化学、化学生物学、药物化学、超分子化学等领域的发展。由于 K. Barry Sharpless 在不对称催化、特别是点击化学方面的突出贡献,2019 年度美国化学会授予普里斯特利奖章,该奖章是美国化学学会所授予的最高荣誉。

点击化学:一种简单可靠的化学形式

2022 年的诺贝尔化学奖旨在简化困难的化学过程。Barry Sharpless 和 Morten Meldal 为功能性的化学科学——即点击化学奠定了基础,该类反应的特点在于快速有效地完成分子结合过程。而 Carolyn Bertozzi 则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。

长期以来,化学家们一直被构建越来越复杂的分子的愿望所驱使。在药物研究中,通常涉及人工重建具有药用特性的天然分子,从而带来新颖并且复杂的分子结构。但这些结构的制造过程不仅耗时,且生产成本非常高。

“今年的化学奖并不注重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。”诺贝尔化学委员会主席 Johan Åqvist 说。

Barry Sharpless 现在获得了他的第二个诺贝尔化学奖。大约在 2000 年,他创造了点击化学的概念,这是一种简单可靠的化学形式,反应迅速发生并且避免了不需要的副产物。

随后,Morten Meldal 和 Barry Sharpless 分别展示了现在点击化学的皇冠上的明珠,即铜催化的叠氮化物-炔烃环化加成反应(the copper catalysed azide-alkyne cycloaddition)。

这是一种简单且高效的化学反应,现已被广泛运用于很多领域中,其中包括被应用于药物开发,用于绘制 DNA 和开发更适用的材料。

Carolyn 将点击化学带入新时代

Carolyn Bertozzi 将点击化学提升到了一个新的水平。为了在细胞表面绘制重要但难以捉摸的生物分子聚糖,她开发了在活生物体内起作用的点击反应。

她开发的生物正交反应不会破坏细胞的正常化学反应。目前,这些化学反应已在全球范围内用于探索细胞和跟踪生物过程。

多年来,Bertozzi 研究团队一直扎根于生物正交化学领域,她实验室开发了很多的研究工具,包括开发化学工具来研究生命系统中的聚糖。

基于生物正交反应,研究人员可以改进癌症药物的靶向性,目前一些癌症靶向药物正在临床试验中测试药效。

点击化学和生物正交反应已把化学带入了功能化学时代,这正在为人类创造更大的价值。

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