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诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　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。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，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。他反而是一个在“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。

　　他日积月累地不断筛选，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。过去的研发，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。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，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·贝尔托西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·贝尔托西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。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西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。

　　虽然贝尔托西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，贝尔托西惊讶地发现，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），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.

恩佐加盟切尔西,阿根廷少年天才会聚英超******

　　昔日羽翼未丰 今朝平步青云

　　恩佐加盟切尔西，阿根廷少年天才会聚英超

　　随着潘帕斯雄鹰在去年卡塔尔世界杯上夺冠，阿根廷球员已经成为世界足坛豪门疯狂追逐的对象。北京时间2月1日凌晨，切尔西以1.21亿欧元转会费签来了阿根廷队夺冠功臣恩佐·费尔南德斯，创下英超转会费的新纪录。

　　是什么样的魔力促使“蓝军”不惜一切代价，来获得这名22岁的中场？而阿根廷球员又是怎样通过一代代的传承，成为英超这个世界第一联赛最青睐的群体？就让我们来看看英超联赛背后的“蓝白色”传奇。

　　从默默无闻到身价暴涨

　　世界杯的确是名副其实的造星舞台。去年冬天，阿根廷队的一帮小伙子在梅西的带领下以逆袭的方式获得“大力神杯”，为自己的职业生涯开启了一条前程远大的“快车道”。

　　尤其是恩佐·费尔南德斯，这名22岁的中场，成为顶级豪门争抢的对象，就看哪支球队有这个财力得到他了。

　　果然，在“蓝白军团”刚刚捧起大力神杯后不久，在英超联赛中表现欠佳的切尔西便一眼盯准了他，俱乐部甚至等不到今年夏天本赛季结束，希望在冬季转会窗口期就能签下他帮助自己扭转颓势。

　　但是，恩佐效力的俱乐部是欧洲足坛著名的“黑店”本菲卡，他们掌握了全世界所有豪门的消费心理，能在转会市场上谋求到最高额的利润。

　　果然，在无休止的谈判中双方一直无法在转会费上达成一致，而本菲卡的优势在于时间，1月31日是冬季转会的截止日期，如果交易没有达成，切尔西将无功而返。

　　最终，这家英超最知名的土豪俱乐部以1.21亿欧元的最低解约金签下了恩佐，这也创下了英超的转会费纪录。那么恩佐值这个身价吗？从目前来看绝对是不值的。

　　首先他是一名中场，身价天然地要比顶级前锋低，其次他并没有经历太多的高水平比赛，世界杯上的精彩表现的确给他加分不少，但历练还是太少，有没有持续性的输出能力还是一个未知数。

　　但是，一方面切尔西有点病急乱投医的架势，而另一方面恩佐也的确有发展成超级巨星的潜力，尤其是他在大场面比赛中沉着与激情并存，在关键时刻能保持清醒的头脑，这是一名中场球员难能可贵的天赋。

　　因此“蓝军”在得到恩佐后即刻与他签下了八年半的合同，就是看中了他的远大前程。

　　从水土不服到如鱼得水

　　欧洲足坛冬季转会窗口关闭，英超以七亿多欧元的转会支出成为全世界最能花钱的联赛。其中，光切尔西就花了五亿多欧元，而其他包括西甲、德甲在内的联赛，转会费支出都没有超过一亿欧元。

　　这也让英超在第一联赛的宝座上越坐越稳。毋庸置疑，世界足坛的财富与人才已经源源不断地向英超流去，而作为最有天赋的足球群体，阿根廷球员的去向也代表国际足坛最新的趋势与潮流。

　　优秀的阿根廷球员基本上都从国内博卡青年、纽维尔老男孩与河床三大俱乐部起步，而他们前往欧洲的第一站，无疑是与自己语言相通的西班牙。

　　因此，西甲是阿根廷球员最集中的联赛，而早期的英超联赛一方面拒绝外援，另一方面球风凶悍，因此并未成为欧洲以外球员登陆的“圣地”。

　　但是上世纪九十年代后期情况开始出现变化，克林斯曼加盟热刺、古力特加盟切尔西、博格坎普加盟阿森纳，这些在当时的世界第一联赛意甲上成名的外援给英超带来了新气象，各支老牌劲旅也逐渐放开手脚，引进外援来改善成绩，阿根廷球员也从此登上英超舞台。

　　但是，那一批阿根廷球员技术精湛，却难以适应英超强硬、简洁又略加粗暴的打法，并未获得多大的成功。

　　不过，英超也在不断融合中悄然改变传统模式，以适应最新的世界潮流，而阿根廷球员也源源不断地继续到英超淘金。

　　在这段时期，阿根廷的后卫因为体格强壮、身手硬朗而成为第一批完全取得成功的球员。海因策、科洛奇尼、萨巴莱塔以及稍晚点的奥塔门迪和古铁雷斯把“蓝白军团”的名声打了出去，越来越多的英超俱乐部也开始接纳在身体上不占优势的阿根廷中前场球员。

　　在这些俱乐部当中，曼联与曼城双雄是最喜欢”蓝白军团”的，他们阵中有迪马利亚、罗霍、特维斯、卡瓦列罗以及阿圭罗等著名球星，除此之外还有利物浦的马斯切拉诺和罗德里格斯，伊瓜因也在切尔西踢过，英超各豪门逐渐都有了一个“阿根廷帮”。

　　其中，曼联的特维斯和曼城的阿圭罗通过多年的努力联手为阿根廷前锋正名，他们的能力在已经成为世界第一联赛的英超当中也是数一数二的。

　　现阶段，效力于英超的阿根廷球员比自己的前辈更加适应这样的足球体系，在各队中都是中流砥柱。

　　目前效力于英超的阿根廷冠军成员有五名，他们分别是阿斯顿维拉的门将埃·马丁内斯、热刺的罗梅罗、曼联的利·马丁内斯、布莱顿的麦卡利斯特和曼城的阿尔瓦雷斯。

　　现在又加上切尔西的恩佐，可以说阿根廷球员在英超完全度过了瓶颈期，迎来了发展的巅峰。

　　从波澜不惊到更多惊喜

　　以往，英超豪门都是着力关注在意甲和西甲上业已成名的优秀阿根廷球星，因此这些球员登陆英格兰往往是水到渠成、波澜不惊的。

　　但是随着阿根廷人才的井喷，英超各支劲旅也开始倾向于发现希望之星，自己将他们培养成为超级巨星。

　　恩佐以天价转会成功就是切尔西的策略之一，俱乐部希望造出声势，让这名年轻的中场在斯坦福桥走向人生巅峰，给全世界更多的惊喜。

　　此外，曼城也有这样的打算，球队阵中不乏耀眼的阿根廷明星，在阿圭罗退役后，瓜帅第一时间将阿尔瓦雷斯推到前台，成为阿圭罗的传承者。

　　而在切尔西签下恩佐之前，瓜迪奥拉以将近1000万欧元的价格挖来了20岁的阿根廷防守型中场佩洛内。

　　这名球员虽然还籍籍无名，但在风格上与恩佐相似，不仅能攻能守，且年纪轻轻在场上便展现出了大格局。曼城更看重球员的潜质，用低廉的价格来换取更加多彩的未来。

　　无独有偶，曼城的死对头曼联也在培养一名阿根廷新星，他就是加纳乔。这名目前才19岁的前锋早在2020年就加入了“红魔”，去年首次在英超亮相便获得了业内的青睐。

　　他还入选了阿根廷队参加卡塔尔世界杯的初选名单，可惜在最后确定参赛名单时被斯卡洛尼放弃，否则“蓝白军团”又将多一位20岁以下的世界冠军。

　　可以说，如今的英超已经聚集了最多的阿根廷青年才俊，而昔日阿根廷球星云集的西甲和意甲则开始掉队了。

　　更有消息称，梅西在拒绝与巴黎圣日尔曼续约后，有可能在今年夏天加盟曼城，并且会一直踢到40岁。

　　如果这个消息成真，那么英超联赛的确以其熠熠生辉的魅力和财力吸引了全世界最杰出的球星，他们不仅来自阿根廷，也来自巴西、葡萄牙、荷兰、比利时。

　　这是英超最好的时代，每名球员都会以此为荣。(记者尹成君)

　　(来源：齐鲁晚报 2023年02月03日 A12版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）