65DISCOVERYOFNATURE点击化学：科学家的“系扣”游戏SpecialColumn我们的衣服大多分为左右两边，依靠扣子和扣眼连成整体。如果合成化学物质能像系扣子一样简单易行，那新物质的发现效率将可大大提高。点击化学：科学家的“系扣”游戏科学家的“系扣”游戏走近诺贝尔奖撰文杨先碧点击化学就如同系扣那样简单易行66大自然探索专栏SPECIALCOLUMN美国科学家卡尔·巴里·沙普利斯和丹麦科学家莫滕·梅尔达尔发现了如同系扣子的化学合成方法，沙普利斯称这种方法为“点击化学”；美国女科学家卡罗琳·贝尔托齐将这种方法推广到对生物体内生理活动的化学研究中。他们三人因在“点击化学”领域的突出贡献，而共同获得了2022年诺贝尔化学奖。沙普利斯的开创性贡献科学发现有两种路径：第一，将简单问题复杂化；第二，将复杂问题简单化。长期以来，化学家希望构建越来越复杂的分子，因为这意味着这些大分子的功能基团更多，用途会更大。然而，这样的构建意味着需要耗费更多的时间和投资，而且失败率也随之增高。因此，新的功能性药物或材料的开发成本特别大。科学家在构建复杂分子时，常常对不同的目标分子采用不同的合成方法。美国科学家沙普利斯在研究中不喜欢这一套烦琐的流程，而是喜欢将复杂的构想不断地进行简化。在一次和同事吃快餐的过程中，他想到化学合成或许也可以像制造快餐那样，具有标准化的制作方法。化学物质的合成无非是将一个分子和另一个分子连起来，这种连接通常都是有套路的，所以形成了各种各样的化学反应类型。只不过，这些套路实施起来往往不太容易，尤其是有机大分子的合成更加不容易。有机大分子是以碳链为主要“骨架”的分子，然而碳原子与碳原子的结合并不容易，因为每个碳原子需要形成四个化学键。沙普利斯曾对媒体表示：“化学家的绊脚石之一是碳原子之间的化学键。”沙普利斯想到，如果将有机分子的碳链作为基础，寻找到合适的“系扣”，就可以将两种有机分子轻松结合起来，那有机合成反应实施起来就会轻松很多。显然，这种“系扣”不可能是碳原子本身。经过多次尝试，沙普利斯发现氮原子或氧原子可以充当“系扣”，这是因为氮原子只需要形成三个化学键，氧原子只需要形成两个化学键。举例来说，将含有叠氮基团的有机分子和携带炔基的有机分子混合在一起，在以铜离子为催化剂的条件下，两种有机分子通过氮原子连接到一起，成为一种含氮的有机大分子。实验结果表明，这样的化学反应果然顺利得多，而且氮原子的加入没有影响到有...
