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圖1 2022年諾貝爾化學獎獲得者

值得一提的是這已經(jīng)是Sharpless第二次獲得諾貝爾化學獎。歷史上獲得兩次諾貝爾獎的科學家共有5位，Madame Curie（1903年物理獎、1911年化學獎）、John Bardeen（1908年物理獎、1991年物理獎）、Linus Carl Pauling（1954年化學獎、1962年和平獎）、Pauling是唯一一位單人拿過兩次諾貝爾獎的科學家（張緒穆教授1982-1985在中科院福建物構(gòu)所攻讀碩士學位，導師是盧嘉錫院士，盧嘉錫院士曾任中國科學院院長，是諾獎得主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獎的科學家（分別在1958年和1980年獲得諾貝爾化學獎）。美國科學家Sharpless成為第五位兩次獲得諾貝爾獎的科學家，同時也是第二位兩次獲得諾貝爾化學獎的科學家。

圖2 2001年諾貝爾化學獎獲得者

圖3 張緒穆、盧嘉錫和Linus Pauling的合照（從左到右）

21年前，由于其在不對稱催化氧化領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻，Sharpless與美國科學家Willian Knowles和日本科學家Noyori分享了2001年諾貝爾化學獎（Sharpless教授分享一半獎金，另外兩位分享另一半獎金）。Sharpless在2001年的獲獎領(lǐng)域為手性化學（圖3），Sharpless開發(fā)的不對稱環(huán)氧化反應(yīng)已經(jīng)成為一個經(jīng)典的人名反應(yīng)（圖4），此外Sharpless教授還開發(fā)了不對稱雙羥化、不對稱胺基羥基化反應(yīng)，為手性化學的發(fā)展做出了重要的貢獻。

圖4 手性的基本概念示意圖

圖5 Sharpless不對稱環(huán)氧化反應(yīng)

Sharpless教授于1941年4月28日出生于美國費城，1959年進入達特茅斯學院修讀大學課程，1968年于斯坦福大學獲得博士學位，隨后在斯坦福大學（導師為J. P. Collman教授，同期Robert Grubbs也在Collman組做博士后）和哈佛大學從事博士后研究。Sharpless教授曾在麻省理工學院和斯坦福大學擔任教授，1990年開始轉(zhuǎn)到斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute，TSRI）擔任W. M. Keck講座教授。Sharpless在催化不對稱環(huán)氧化的工作獲得諾獎時已經(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領(lǐng)域的成就，很快就開啟了一個新的方向并進入生物領(lǐng)域，在短短20年時間，又開辟了一個全新的研究領(lǐng)域，這是科學創(chuàng)新的典范。

圖6 張緒穆與Collman教授的合影（1992年畢業(yè)典禮）

南方科技大學化學系張緒穆教授1992年博士畢業(yè)于斯坦福大學，導師是Collman教授（圖6），博士畢業(yè)后在Collman組做了兩年博士后，1994到2006年任教于美國賓夕法尼亞州州立大學，1999年拿到終身教授職位后（1999到2000年），先后在Grubbs實驗室和夏普萊斯實驗室進行學術(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年受聘擔任張緒穆創(chuàng)建的凱瑞斯德(Chiral Quest)公司科學顧問團團長（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獎，另一位是2005年因為烯烴復分解反應(yīng)獲得諾貝爾化學獎的Robert Grubbs，Grubbs教授是中國科學院外籍院士，2015年11月，應(yīng)南方科技大學創(chuàng)系系主任張緒穆教授邀請，Grubbs教授受聘化學系學術(shù)顧問委員會主席，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院長（圖8）。為中國高校與世界頂級科學家交流建立了良好的范例。張緒穆教授因此獲得深圳市“2016時代深士”的稱號（圖9）。 

圖8 Grubbs教授到訪深圳

圖9 2016年時代深士照片 

2015年6月29日至30日，應(yīng)張緒穆的邀請，Sharpless教授參加了由江蘇省政府僑辦、連云港市政府和美國華人生物醫(yī)藥科技協(xié)會（簡稱CBA）聯(lián)合舉辦的2015“江蘇國際生物醫(yī)藥創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)交流合作洽談會暨美國華人生物醫(yī)藥科技協(xié)會第二十屆年會”在連云港海州灣會議中心舉行，諾貝爾獎化學獎得主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)藥專家和學者濟濟一堂，共同探討中美生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟夢，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年當選中國科學院外籍院士與中國多個科研單位和公司有很多的學術(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 點擊化學領(lǐng)域的奠基性論文

點擊化學是由Sharpless在1998年初步提出并在其后逐步完善的一個合成概念。它的核心理念是：合成化學要以分子功能為導向，通過小單元的簡便拼接，快速可靠地完成各種各樣分子的化學合成。Sharpless在2001年發(fā)表了點擊化學的奠基性論文，這篇論文的被引數(shù)量已經(jīng)突破1萬，Sharpless稱這篇文章為點擊化學的“宣言”（圖11），這篇論文于2000年8月提交給德國應(yīng)用化學雜志，沒有一個評審專家認為該篇文章應(yīng)該被接收發(fā)表，經(jīng)過申訴后雜志的主編Peter G?litz愿意推翻負面評論，2001年5月，“點擊化學：通過幾個好的反應(yīng)實現(xiàn)分子功能”在網(wǎng)上發(fā)表。這也是“有時真理掌握在少數(shù)人手上”的一個典型案例，該篇文章是目前合成化學領(lǐng)域引用最高的一篇論文。

圖12 第一代點擊化學

從“點擊化學”的名字就能看出，這種反應(yīng)就像人們點擊鼠標一樣迅速和簡單，這也正是Sharpless教授一直推崇和追求的“簡單和有用的化學”。德國化學家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課題組各自獨立報道了Cu(I)催化下改進的Huisgen反應(yīng)，改進后的反應(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“點擊反應(yīng)”的經(jīng)典代表（圖12）。

圖13 第二代點擊化學

2014年， Sharpless的研究團隊在《德國應(yīng)用化學》上報道了一種基于六價硫氟交換（SuFEx）的點擊化學反應(yīng)，這也被稱為第二代點擊化學 (圖13)。這是一篇形式非常獨特的論文，文章報道了有關(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補充材料的綜述 (Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9430–9448)。這種前無古人的獨特報道方式能夠發(fā)表，凸顯了作者和期刊編輯對這一研究成果的高度重視。

圖14 Sharpless教授“大道至簡”的研究理念

正如Sharpless教授所講的那樣，點擊化學的核心是“KISS Principle”（‘KISS’ stand for Keep it Simple, Stupid.）（圖14）。從手性化學到點擊化學，Sharpless教授這種“大道至簡”的研究理念使得他總能抓住科學問題的核心，做出最簡單、最有用的科研成果。