什么是点击化学?你需要知道的一切

当涉及到对改变生活的科学的认可时，诺贝尔奖是最高荣誉。今年，美国化学家卡尔·巴里·夏普莱斯和卡罗琳·r·贝尔托齐以及丹麦化学家莫滕·梅尔达尔共同获得了这一享有极高声望的奖项2022年诺贝尔化学奖．根据评委会的说法，三人因“在点击化学和生物正交化学方面的发展”而获奖。

点击化学:101

那么，点击化学到底是什么呢?这个朗朗上口、巧妙地用头韵韵来描述化学的基本原理。简单而高效，它使用基本的化学反应将分子聚集在一起并创建积木。点击化学的机制被比作乐高积木，它们可以很容易地组合在一起。

功能是点击化学的最终目标。最终，这个框架被开发出来，使化学家和拥有其他技能的科学家都可以创建分子的组成部分。雷电竞网址使用简化的“点击”反应已经揭开了分子操纵领域的神秘面纱。多亏了夏普莱斯、贝尔托齐和梅尔达尔，在各个领域工作的科学家们可以把分子“点击”在一起雷电竞网址，并发现有用的性质。

“它的成功可以通过它让化学家和非化学家都能很好地利用分子操纵的力量来发现和优化有用的性质来判断，”作者在发表在《科学》杂志上的一篇文章中写道化学评论．“但对于我们这些有幸能够单独研究分子反应性的人来说——对我们来说，分子的行为上升到了人格的层面——点击化学也是对深刻美的追求。”换句话说，无论是基本原因还是实际原因，它都非常有趣。”

一种简化的科学方法

瑞典皇家科学院表示，2022年诺贝尔化学奖将授予那些简化复杂过程的科学家。雷电竞网址卡尔·巴里·夏普勒斯和莫滕·梅尔达尔通过开发点击化学就做到了这一点。这个术语描述了以一种快速、简单和有效的方式将分子构建块连接在一起的过程。Carolyn Bertozzi将“点击化学”的概念提升到了一个新的水平，将其应用于活的生物体中。

“今年的化学奖处理的不是过于复杂的问题，而是简单易行的问题。瑞典乌普萨拉大学理论化学教授、诺贝尔化学委员会主席Johan Aqvist解释说:“即使采用简单的方法，也可以构建功能分子。”

“今年的化学奖处理的不是过于复杂的问题，而是简单易行的问题。瑞典乌普萨拉大学理论化学教授、诺贝尔化学委员会主席Johan Aqvist解释说:“即使采用简单的方法，也可以构建功能分子。”

几十年来，化学家一直致力于构建复杂分子。这对药物研究尤其有用，化学家使用积木来复制具有治疗特性的天然分子。尽管复杂分子的创造帮助推动了制药行业和其他行业的研究，但这一过程是劳动力和成本密集型的。点击化学用一种简单的方法抵消了这一趋势。目的是触发快速反应，避免产生不必要的副产物。

点击化学的出现

卡尔·巴里·夏普莱斯(Karl Barry Sharpless)是“点击化学”的早期先驱，他在2000年创造了这个概念。随后又引入了铜催化叠氮烷基环加成。这种铜离子催化剂的开发改变了科学家引发化学反应的方式。雷电竞网址

与其他催化剂不同，铜离子不需要高温。相反，超高效的化学反应可以在室温下触发。水也可用作铜离子催化剂的溶剂。这样就不需要“较重”的溶剂，因为溶剂可能会破坏分子。正是铜离子催化剂的引入彻底改变了科学家连接和操纵分子的方式。雷电竞网址

生物正交化学简介

Carolyn Bertozzi基于“点击化学”的概念，在生物体内创造反应。虽然铜催化剂是有效的，但这种金属化学元素对生物体是有毒的。贝尔托齐通过开发一种无铜的点击化学来解决这个问题。

那么，它是如何工作的呢?传统的咔哒化学使用铜催化剂将分子按直线连接在一起。贝尔托齐除去了铜催化剂，以稳定反应，并使其可以安全地用于活体。这改变了直线模式，迫使分子以直角弯曲。

通过创造与细胞环境“平行”的化学反应，Bertozzi能够在不影响细胞自然生化过程的情况下将分子聚集在一起。她将这项技术命名为生物正交化学，以表彰在此过程中形成的分子键的形状。

革命性的癌症治疗

她利用这项技术绘制了细胞表面的关键生物分子，即聚糖。点击化学允许生物正交反应在不影响细胞化学的情况下展开。今天，世界各地雷电竞网址的科学家使用由卡罗琳·贝尔托齐(Carolyn Bertozzi)领导的生物正交反应来分析细胞活动和监测生物过程。这种益处在癌症研究领域尤其深远，科学家们正在使用生物正交反应来提高癌症药物的效率，并开发靶向药物。雷电竞网址

Bertozzi解释了生物正交反应是如何让科学家在人类患者体内进行化学反应，以确保药物到达正确的地方。雷电竞网址减轻化疗的影响是click化学实验室目前正在探索的一个目标。Bertozzi和她的团队还利用点击化学来开发COVID-19的潜在治疗方法。在军团菌中添加荧光是点击化学的另一个新应用。其目标是使公共供水系统中的致病细菌更容易被检测到。

“点击化学和生物正交反应将化学带入了功能主义时代，”诺贝尔奖网站上发布的新闻稿写道。“这给人类带来了最大的利益。”

用点击化学绘制DNA

这种铜催化的叠氮烷环加成不仅可以用于开发医药产品，还可以让科学家绘制DNA图谱。雷电竞网址牛津大学化学家汤姆•布朗(Tom Brown)曾使用点击化学绘制DNA图谱，他说:“应用几乎是无穷无尽的。”

除了医疗保健和制药在美国，click化学正在彻底改变材料领域。该技术正被用于开发超耐用聚合物和其他材料。在纳米化学中，点击化学被用于制造强力粘合剂，将表面粘合在一起。

这篇发表在《化学评论》杂志上的文章写道:“20年后，我们现在正处于一波新的点击化学浪潮中，其特点是反应方法的不断发展，以及它们在科学学科中越来越快地被采用。”

把化学带给大众

在《化学评论》的文章中，作者解释了如何使用世界“点击”来捕捉系好安全带或固定行李带的满足感、便利性和效率。尽管这个概念相对简单，但在科学界却产生了巨大的影响。

作者写道:“这个强大的想法——良好的化学可以使任何人都能创造出有影响力的化学实体——激励或支持了许多领域的大量努力，包括材料科学、表面科学、分析化学、化学生物学和药物开发。”

“绿色化学”的角度

点击化学的另一个主要好处是“绿色”角度。该框架遵循一种称为“绿色化学”旨在尽量减少有毒物质的使用和产生。在气候和空气污染危机中，绿色化学比以往任何时候都更有意义。

美国环境保护署声称“绿色化学适用于化学产品的整个生命周期，包括其设计、制造、使用和最终处置。”

点击化学坚持“绿色化学”的原则，采取简单有效的科学方法。传统上，建造复杂的化学结构会产生大量的有毒废物和副产品。对于大多数实验室来说，这个过程耗费了时间、金钱和资源。从环境的角度来看，分子操纵可以使用大量的能源和电力。

的宜家平板包类比

夏普莱斯和梅尔达尔通过采用极简主义的方法来研究分子构件来解决这个问题。他们精心挑选了一些高效高产的反应，为化学家提供了合成化学结构所需的工具。诺贝尔委员会将点击化学框架比作宜家的平板家具。通过为科学家提供积木(家具雷电竞网址的不同部分)和艾伦键(高效反应)等简单工具，夏普莱斯和梅尔达尔让所有人都能接触到分子化学。

为了更大的利益，点击化学

如前所述，监测水质是click化学的一个令人兴奋的新应用。想知道更多关于如何利用科学来检测污染物和细菌、保持化学品的安全水平和保护公众健康的信息吗?Nick Jones是分析仪器制造商LECO公司的内部专家，他重点介绍了气相色谱(GC)结合飞行时间质谱(TOFMS)等技术的最新进展《环境水分析:扩大你的工具箱》。