糟糕透顶的诺贝尔化学奖名词翻译背后,藏着伟大的医学贡献( 二 )


  • 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 。
    夏尔普莱斯的直觉是多么的敏锐 , 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 。 她反而是一个在“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 。
    他日积月累地不算筛选 , 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 。 在过去的研发者 , 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 。

    不过 , 把点击化学进一步升华的却是丹麦科学家——卡罗琳·贝尔托齐 。

    虽然诺奖三人平分 , 但不难发现 , 卡罗琳·贝尔托齐排在首位 , 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·贝尔托齐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·贝尔托齐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 。
    【糟糕透顶的诺贝尔化学奖名词翻译背后,藏着伟大的医学贡献】经过翻阅大量文献 , 卡罗琳·贝尔托齐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 。
    虽然贝尔托齐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 , 贝尔托齐惊讶地发现 , 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) , 由此成为点击化学重大里程碑事件 。

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