圖1 2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者
值得一提的是這已經(jīng)是Sharpless第二次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。歷史上獲得兩次諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家共有5位，Madame Curie（1903年物理獎(jiǎng)、1911年化學(xué)獎(jiǎng)）、John Bardeen（1908年物理獎(jiǎng)、1991年物理獎(jiǎng)）、Linus Carl Pauling（1954年化學(xué)獎(jiǎng)、1962年和平獎(jiǎng)）、Pauling是唯一一位單人拿過兩次諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家（張緒穆教授1982-1985在中科院福建物構(gòu)所攻讀碩士學(xué)位，導(dǎo)師是盧嘉錫院士，盧嘉錫院士曾任中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)，是諾獎(jiǎng)得主Linus Pauling的博士后，圖3），在Sharpless之前，Frederick Sanger是唯一一位獲得過兩次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家（分別在1958年和1980年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。美國(guó)科學(xué)家Sharpless成為第五位兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家，同時(shí)也是第二位兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家。
圖2 2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者
圖3 張緒穆、盧嘉錫和Linus Pauling的合照（從左到右）
21年前，由于其在不對(duì)稱催化氧化領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，Sharpless與美國(guó)科學(xué)家Willian Knowles和日本科學(xué)家Noyori分享了2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（Sharpless教授分享一半獎(jiǎng)金，另外兩位分享另一半獎(jiǎng)金）。Sharpless在2001年的獲獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域?yàn)槭中曰瘜W(xué)（圖3），Sharpless開發(fā)的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)已經(jīng)成為一個(gè)經(jīng)典的人名反應(yīng)（圖4），此外Sharpless教授還開發(fā)了不對(duì)稱雙羥化、不對(duì)稱胺基羥基化反應(yīng)，為手性化學(xué)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。
圖4 手性的基本概念示意圖
圖5 Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)
Sharpless教授于1941年4月28日出生于美國(guó)費(fèi)城，1959年進(jìn)入達(dá)特茅斯學(xué)院修讀大學(xué)課程，1968年于斯坦福大學(xué)獲得博士學(xué)位，隨后在斯坦福大學(xué)（導(dǎo)師為J. P. Collman教授，同期Robert Grubbs也在Collman組做博士后）和哈佛大學(xué)從事博士后研究。Sharpless教授曾在麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)擔(dān)任教授，1990年開始轉(zhuǎn)到斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute，TSRI）擔(dān)任W. M. Keck講座教授。Sharpless在催化不對(duì)稱環(huán)氧化的工作獲得諾獎(jiǎng)時(shí)已經(jīng)年滿60歲，張緒穆和Collman教授受邀參加了他在圣地哥舉辦的60歲生日，Sharpless教授并沒有止步于其在手性化學(xué)領(lǐng)域的成就，很快就開啟了一個(gè)新的方向并進(jìn)入生物領(lǐng)域，在短短20年時(shí)間，又開辟了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，這是科學(xué)創(chuàng)新的典范。
圖6 張緒穆與Collman教授的合影（1992年畢業(yè)典禮）
南方科技大學(xué)化學(xué)系張緒穆教授1992年博士畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，導(dǎo)師是Collman教授（圖6），博士畢業(yè)后在Collman組做了兩年博士后，1994到2006年任教于美國(guó)賓夕法尼亞州州立大學(xué)，1999年拿到終身教授職位后（1999到2000年），先后在Grubbs實(shí)驗(yàn)室和夏普萊斯實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)術(shù)休假(sabbatical leave)，與Sharpless和Grubbs建立了深厚的友誼，也見證了Click Chemistry的發(fā)現(xiàn)過程。Sharpless教授在2003到2006年受聘擔(dān)任張緒穆創(chuàng)建的凱瑞斯德(Chiral Quest)公司科學(xué)顧問團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)（Chairman of Scientific Advisor Board）（圖7）
圖7 Allan、Sharpless和張緒穆教授合照（從左到右）
目前為止，Collman教授課題組已經(jīng)有兩位成員榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，另一位是2005年因?yàn)橄N復(fù)分解反應(yīng)獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的Robert Grubbs，Grubbs教授是中國(guó)科學(xué)院外籍院士，2015年11月，應(yīng)南方科技大學(xué)創(chuàng)系系主任張緒穆教授邀請(qǐng)，Grubbs教授受聘化學(xué)系學(xué)術(shù)顧問委員會(huì)主席，并籌劃在南科大建立Grubbs Institute，格拉布斯教授是深圳格拉布斯研究院的榮譽(yù)院長(zhǎng)（圖8）。為中國(guó)高校與世界頂級(jí)科學(xué)家交流建立了良好的范例。張緒穆教授因此獲得深圳市“2016時(shí)代深士”的稱號(hào)（圖9）。
圖8 Grubbs教授到訪深圳
圖9 2016年時(shí)代深士照片
2015年6月29日至30日，應(yīng)張緒穆的邀請(qǐng)，Sharpless教授參加了由江蘇省政府僑辦、連云港市政府和美國(guó)華人生物醫(yī)藥科技協(xié)會(huì)（簡(jiǎn)稱CBA）聯(lián)合舉辦的2015“江蘇國(guó)際生物醫(yī)藥創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)交流合作洽談會(huì)暨美國(guó)華人生物醫(yī)藥科技協(xié)會(huì)第二十屆年會(huì)”在連云港海州灣會(huì)議中心舉行，諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)得主Sharpless教授領(lǐng)銜海內(nèi)外生物醫(yī)藥高層次人才聚首江蘇，240多名生物醫(yī)藥專家和學(xué)者濟(jì)濟(jì)一堂，共同探討中美生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟夢(mèng)，張緒穆教授全程作為翻譯向大家介紹了Sharpless教授的第一代和第二代Click Chemistry。Sharpless教授2019年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院外籍院士與中國(guó)多個(gè)科研單位和公司有很多的學(xué)術(shù)交流與合作（圖10）。
圖10 2015年Sharpless和張緒穆教授在連云港合照
圖11 點(diǎn)擊化學(xué)領(lǐng)域的奠基性論文
點(diǎn)擊化學(xué)是由Sharpless在1998年初步提出并在其后逐步完善的一個(gè)合成概念。它的核心理念是：合成化學(xué)要以分子功能為導(dǎo)向，通過小單元的簡(jiǎn)便拼接，快速可靠地完成各種各樣分子的化學(xué)合成。Sharpless在2001年發(fā)表了點(diǎn)擊化學(xué)的奠基性論文，這篇論文的被引數(shù)量已經(jīng)突破1萬(wàn)，Sharpless稱這篇文章為點(diǎn)擊化學(xué)的“宣言”（圖11），這篇論文于2000年8月提交給德國(guó)應(yīng)用化學(xué)雜志，沒有一個(gè)評(píng)審專家認(rèn)為該篇文章應(yīng)該被接收發(fā)表，經(jīng)過申訴后雜志的主編Peter G?litz愿意推翻負(fù)面評(píng)論，2001年5月，“點(diǎn)擊化學(xué)：通過幾個(gè)好的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)分子功能”在網(wǎng)上發(fā)表。這也是“有時(shí)真理掌握在少數(shù)人手上”的一個(gè)典型案例，該篇文章是目前合成化學(xué)領(lǐng)域引用最高的一篇論文。
圖12 第一代點(diǎn)擊化學(xué)
從“點(diǎn)擊化學(xué)”的名字就能看出，這種反應(yīng)就像人們點(diǎn)擊鼠標(biāo)一樣迅速和簡(jiǎn)單，這也正是Sharpless教授一直推崇和追求的“簡(jiǎn)單和有用的化學(xué)”。德國(guó)化學(xué)家Rolf Huisgen發(fā)展的1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)（也常被稱作Huisgen反應(yīng)）是合成五元雜環(huán)化合物極其重要的方法，反應(yīng)起初需要在加熱條件下進(jìn)行，得到的產(chǎn)物是1,4-加成和1,5-加成的混合物。2002年Sharpless和Meldal課題組各自獨(dú)立報(bào)道了Cu(I)催化下改進(jìn)的Huisgen反應(yīng)，改進(jìn)后的反應(yīng)可以在更溫和條件下得到1,4-加成的單一產(chǎn)物，機(jī)理上也不再屬于真正的協(xié)同周環(huán)過程，因此更常被稱作Copper(I)-catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition (CuAAC)，成為“點(diǎn)擊反應(yīng)”的經(jīng)典代表（圖12）。
圖13 第二代點(diǎn)擊化學(xué)
2014年， Sharpless的研究團(tuán)隊(duì)在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上報(bào)道了一種基于六價(jià)硫氟交換（SuFEx）的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，這也被稱為第二代點(diǎn)擊化學(xué) (圖13)。這是一篇形式非常獨(dú)特的論文，文章報(bào)道了有關(guān)磺酰氟系列反應(yīng)的原創(chuàng)研究成果，但卻是以綜述（review）的形式發(fā)表，而且是一篇帶有幾百頁(yè)補(bǔ)充材料的綜述 (Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9430–9448)。這種前無古人的獨(dú)特報(bào)道方式能夠發(fā)表，凸顯了作者和期刊編輯對(duì)這一研究成果的高度重視。
圖14 Sharpless教授“大道至簡(jiǎn)”的研究理念
正如Sharpless教授所講的那樣，點(diǎn)擊化學(xué)的核心是“KISS Principle”（‘KISS’ stand for Keep it Simple, Stupid.）（圖14）。從手性化學(xué)到點(diǎn)擊化學(xué)，Sharpless教授這種“大道至簡(jiǎn)”的研究理念使得他總能抓住科學(xué)問題的核心，做出最簡(jiǎn)單、最有用的科研成果。
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