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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.

春节旅游遇风险，消费者该如何规避？******

　　作为新冠降级后的首个小长假，“阳康”后，有人赶着春运回家过年，也有人选择抓住春节小长假去旅游，寻找久违的“诗和远方”。对于旅游出行高峰期可能出现的种种问题，人们该如何应对并维护自身合法权益？近日，北京市朝阳区人民法院南磨房法庭张倩通过新京报对广大旅客进行风险提示。

　　旅行社擅自变更行程，旅客该怎么维权？

　　在案例A中，春节期间，小王精心挑选了一条“苏杭”爆款旅游线路，打算带父母前往游玩，并通过某旅行社订购了上述旅游产品，双方对行程路线、具体景点等进行了明确约定。游玩过程中，因合同约定的苏州著名的A园林景点过于火爆，导致旅行社未能成功预订该景点门票，后旅行社擅自将行程路线中的A园林变更为B园林，小王一家的体验大打折扣。事后，小王将旅行社诉至法院，要求旅行社承担赔偿责任。

　　《中华人民共和国旅游法》第六十九条第一款规定，旅行社应当按照包价旅游合同的约定履行义务，不得擅自变更旅游行程安排。

　　张倩解释，春节是旅游旺季，因游客激增导致热门景点无票、网红酒店涨价的情形，屡见不鲜。在此情况下，旅行社应当与旅游者充分协商，双方在协商一致的基础上可依据《民法典》第五百四十三条变更旅行路线或住宿安排。如未经协商，旅行社擅自变更行程安排、降低酒店标准的，旅游者可依据《民法典》第五百七十七条要求旅行社承担相应的违约责任。

　　报名“低价游”却秒变“高价购”，旅行社要担责吗？

　　在案例B中，春节期间，某旅行社对外推出“云南7日游，只要399”的活动，已经退休的老张对此心动不已，于是报名参团。哪知在旅行过程中，不仅大部分景点都是“一晃而过”，还增加了好多购物环节，迫于导游的压力，老张无奈购买了一条蚕丝被、两块玉石共花费12000元。事后，老张将旅行社诉至法院，要求旅行社赔偿损失。

　　《中华人民共和国旅游法》第三十五条规定，旅行社不得以不合理的低价组织旅游活动，诱骗旅游者，并通过安排购物或者另行付费旅游项目获取回扣等不正当利益。旅行社组织、接待旅游者，不得指定具体购物场所，不得安排另行付费旅游项目。但是，经双方协商一致或者旅游者要求，且不影响其他旅游者行程安排的除外。发生违反前两款规定情形的，旅游者有权在旅游行程结束后三十日内，要求旅行社为其办理退货并先行垫付退货货款，或者退还另行付费旅游项目的费用。

　　张倩解释，近年来，旅行社为招揽游客、谋取利益，往往以不合理低价组团，旅游者本以为自己占了便宜，却不曾想“旅游”变“旅购”，心情和体验都大打折扣。低价旅游团的“盛行”，导致旅行社欺客宰客、强迫购物的现象层出不穷。

　　旅游者要擦亮自己的眼睛，选择具备相应资质且价格合理的旅行社，避免陷入低价、免费旅游的陷阱。如若发生被强迫购物的情形，旅游者可保留好消费凭证，符合《中华人民共和国旅游法》第三十五条规定的情形时，可在行程结束后三十日内，要求旅行社为其办理退货并先行垫付退货货款；此外，如旅行社或导游存在欺诈或胁迫的情形，旅游者亦可依据《民法典》第一百四十八条或第一百五十条主张权利，并要求旅行社承担赔偿责任。

　　拼团“自驾游”，“免责协议”难免责

　　在案例C中，小李和小赵都是某俱乐部的“自驾游”爱好者。春节期间，俱乐部组织者在微信群内发布一条“自驾游”报名信息，拟按照自己制定的旅游路线组织几名会员“AA制”自驾出游，小李、小赵看到消息后立即报名。出发前，大家签订了一份内容为组织者仅安排出行过程中的吃、住、行，其他问题都由参与者自行承担责任的“免责协议”。行程过程中，因山路曲折，又恰逢雪天路滑，小李驾驶的自家车辆不幸侧翻，小李及坐在副驾驶的小赵均受重伤。事后，交通事故认定书认定小李负本次事故的全责，小赵便将小李及俱乐部组织者诉至法院，要求承担赔偿责任。

　　《中华人民共和国民法典》第一千一百九十八条规定，宾馆、商场、银行、车站、机场、体育场馆、娱乐场所等经营场所、公共场所的经营者、管理者或者群众性活动的组织者，未尽到安全保障义务，造成他人损害的，应当承担侵权责任。

　　张倩解释，随着“自驾游”的日益盛行，小规模组团出游的需求越来越大，一些车友俱乐部应运而生。一般情况下，俱乐部组织者负责制定“自驾游”路线、安排住宿饮食，参与者自行准备车辆或与他人拼车出行。此外，大家往往还签订“免责协议”表明自愿参与，责任自负的意愿，以此免除“后顾之忧”。但在损害发生时，这样的“免责条款”并不能完全真正免责，小李作为直接侵权人应当承担赔偿责任，而俱乐部组织者因未在活动中尽到安全保障义务，比如审慎制定行程路线、提前预测天气状况、合理规划出行时间等，亦应向小赵承担侵权责任。

　　“自甘风险”参加活动，受伤需自己担责

　　在案例D中，小吴报名参加了某旅行社组织的“草原3日游”旅行团。按照旅游行程，小吴观看了精彩的赛马比赛及摔跤比赛，观看过后，作为体育爱好者的小吴跃跃欲试，强烈要求与专业摔跤手“比试”一下，现场导游再三向其释明摔跤的风险，小吴却置之不理。一番小试过后，小吴被摔伤，经诊断为踝关节骨折。事后，小吴以在旅游过程中受伤为由，将旅行社及摔跤手诉至法院，要求对其承担赔偿责任。

　　《中华人民共和国民法典》第一千一百七十六条规定，自愿参加具有一定风险的文体活动，因其他参加者的行为受到损害的，受害人不得请求其他参加者承担侵权责任；但是，其他参加者对损害的发生有故意或者重大过失的除外。

　　张倩解释，随着旅游业的不断发展，具有民俗或地域特色的旅游项目日益受到大家青睐，对于旅游过程中的特色活动，比如“草原游”中的摔跤运动、东北“冰雪季”中的滑雪运动，部分旅游者也蠢蠢欲动。

　　本案中，小吴作为具有完全民事行为能力的成年人，在明知摔跤运动具有一定的专业性及危险性的情况下，对于自身能力做出错误判断，并自愿参加了摔跤活动，应当认定其具有自甘风险的意思表示，对于自身受伤应自行承担责任。摔跤项目不在旅行社原定的行程中，同时导游对小吴参与摔跤活动也进行了劝阻，故旅行社尽到了安全保障义务，对小吴的受伤亦不承担赔偿责任。

　　新京报记者 左琳

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）