2022年的诺贝尔化学奖再次授予给了卡尔·巴里·夏普莱斯，以表彰他在点击化学上的贡献。夏普莱斯是一个传奇的有机化学家，一方面，他是少有的两度获得诺贝尔化学奖的科学家；另一方面，夏普莱斯因为不遵守实验规范，在一次实验中炸瞎了自己的眼睛，成为了各大高校实验安全讲座上的“经典”反面案例。关于夏普莱斯的传奇故事可看一看我的上一篇文章。在本文中，我将给大家介绍一些什么是点击化学。
什么是点击化学呢？点击化学又叫“链接化学”，它是夏普莱斯提出的一种合成天然药物分子的策略。很多药物分子是由数百个原子构成的，过去为了合成这样的药物分子，通常需要从一个简单的分子出发，一步一步地把原子加在这个初始分子上，逐渐把这个简单分子变大。这个过程大家可以理解为，我们在盖大楼的时候要一块砖头、一块砖头地从下往上砌。
这种合成药物的方法存在三个问题：第一，这种方法的效率非常低下。每添加一块砖头到大楼上，都意味着一个新的化学反应，因此一个药物分子的合成通常要经历四五十个步骤。第二，这种方法会造成大量的原料浪费。化学反应中，原料不可能百分之百地转化为产物。反应过程中，总会有损失。即使每一个步骤都只损失2%的原料，40个步骤下来，原料也损失了一大半。第三，这个方法还经常出现“拆了东墙补西墙”的情况。也就是我们在拼接新原子到药物分子上时，一些化学反应可能会破坏当前已有的原子。
和盖楼不一样的是，盖楼时砌第1块砖的难度和砌第100块砖的难度是差不多的。但在化学反应中，原子越多的分子，发生副反应的可能性就越大，所以当分子变得很大时，要想精准地在药物分子上加入新原子，但又不影响其他原子，其实是相当困难的。
夏普莱斯表示，为什么盖楼一定要一块砖一块砖地砌呢？我们其实可以像搭积木一样，先把房屋一层一层地建好，最后再把几层房屋像搭积木一样，直接拼接成一栋大楼。这就是所谓的“模块化组装”的方法。这种方法提出：我们在合成药物分子时，其实完全可以先合成出一些模块化的分子，然后再直接把这些模块分子拼接成我们需要的药物分子。
当然，这里面的一个核心问题是，每一层楼之间应该如何进行连接。夏普莱斯的方法是，在每个模块分子之间设计一种通用的链接基团。也可以理解为，在每一层楼之间设计一种通用的“混凝土”。这种“混凝土”必须要满足多重条件——首先，混凝土能够在不同类型的楼层中都通用；其次，混凝土的凝固要足够快速；最后，混凝土还不能对楼层的砖头造成腐蚀。
通过这种模块链接的思路，药物分子的合成难度急剧下降，原来需要四五十个步骤才能合成出的药物分子，现在可以在几小时内通过四五个步骤实现。这个合成策略对有机化学的影响是十分深远的，它促进了一大批新型药物分子和生物分子的合成，这个诺奖可以说是实至名归！
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