巴里·夏普莱斯,美国化学家,1941年出生于美国费城,1968年在斯坦福大学获得博士学位,后在麻省理工学院和斯坦福大学担任教授。他开拓了“点击化学”的研究思路。夏普莱斯和摩顿·P·梅尔达尔、卡洛琳·贝尔托齐,分享了2022年诺贝尔化学奖,获奖理由正是“发展了点击化学和生物正交化学”。夏普莱斯还曾凭借在手性催化氧化反应方面的贡献,与威廉·斯坦迪什·诺尔斯及野依良治共享了2001年的诺贝尔化学奖。
“点击化学”是夏普莱斯及M.G.费恩(M. G. Finn)以及瓦雷利·福金(Valery V. Fokin)在约20年前提出的概念,意指通过特定的化学反应,快速可靠地拼接小的反应单元,以完成各式各样的化学合成。这一理念重在模仿自然界中的生物合成反应,如氨基酸组合成蛋白质,因此也被称为“速配接合组合式化学”。
点击化学的反应堪称是最棒的,它们非常非常可靠,是很高层次的反应,甚至有点神秘。
然而尽管如此,生物中却没有那样的反应。生物中的反应甚至还没有这些反应这么可靠。生物反应会将物质分解、组合、修复,而点击化学的反应某种程度上更像是“单程旅行”——我们得到的只是新的化学键。这种反应能做的事是非常有限的。除非反应条件很完美,不然反应就不太可能进行,但一旦反应开始发生了,就不可逆转。毫无疑问,这样的反应是不变的。而生命并不喜欢永久不变。
生命过程既需要“给出”也需要“收回”,所以两者是不同的。不过,我们倒是能做些对生命有益的事。
点击化学强调以碳-杂原子键合成为基础,为什么会有这种理念?碳碳键的合成是很困难的,成本很高。以前每当有人对我谈及“可持续”,我都会觉得“你在是开玩笑的吧”。在大自然都要花那么久才形成这些资源的前提下,我们还有什么“可持续”可言?
我们既没有办法让这些资源形成得更快一些,也不能以像我们烧掉它们那么快的速率制备它们——这是很成问题的。是大自然孕育了这些资源,而我们知道,想形成这样的化学键、形成让碳如此稳定的化石燃料,是非常艰难的。从我们所知道的有机化学知识来看,要制备这些化合物是非常昂贵的事情。利用点击化学的方法,则能用其他稳定的键将物质组合在一起,而绕开碳碳键。
这个原则很好理解,但有机化学就是对碳碳键情有独钟,因为这种化学键对生命而言是至关重要的。
我从学习生物学的时候就觉得生命非常奇妙。生命能够进行自我调整。你们都知道细胞凋亡,细胞平常一直在进行调整,但一旦接到衰亡的信号,它就会分崩离析。和只是小心翼翼地制备新物质并从旁观望着相比,这些生命的过程要棒得多。生命是在非常艰难的境地中形成的,所以它必须朝着正确的方向发展,不然就没戏了。
而这也正是生命最强大的地方。生命就像是一个冲浪者,你必须在浪上才能够掌控局面、一直冲下去。但如果你陷入波谷,你就死了——生命会冒险,因为它不得不冒险,来顺着能量的走势而动。生命需要找到能量,没有能量就死了。那时,除了我们体内的细菌,我们的身体像一团毫无生气的石头一样。一旦生命消亡了,那就没有什么有机啊无机之分了,说白了都只是化学成分而已。
其实我一直在物理化学上放太多的心思。
我本来是个医学预科生,但那时我的教授说,你不如试着读一年化学吧,你很可能会喜欢上化学。然后他为我联系了他在斯坦福的教授,问他想不想要这样一个学生。所以我甚至都没有申请化学方向的研究生,就被斯坦福录取了。本来我都以为自己要在新泽西当个渔夫了——因为我一个物理化学考试没及格,我没法进实验室干活。而且那时我正在被一个女生倒追呢,哈哈。这是题外话,不过最后她真成了我的妻子。
我大多数时候都觉得自很蠢,因为我话太多了,我妻子不喜欢听我说,但她也忍受了好多年了……所以,我其实差点就没走化学这条路,但我最后还是选择了做化学研究,这是很正确的事。