2022年10月5 日，諾貝爾獎委員會宣布，當年諾貝爾化學獎將授予美國化學家卡羅琳·柏托齊（Carolyn R. Bertozzi）、夏普樂斯（K. Barry Sharpless）和丹麥化學家莫頓·梅爾達爾（Morten Meldal）。其中夏普樂斯提出了點擊化學（click chemistry）的基本概念，並和梅爾達爾獨立發展了目前使用最廣汎的點擊化學反應：銅（I）催化的曡氮-炔環加成（CuAAC）。柏托齊的貢獻在於將點擊化學的理論和實踐運用到了細胞中生物分子的標記和追蹤，使其成為生物正交化學的主要工具之一。
三人中最年輕的柏托齊是斯坦福大學教授，今年55嵗。梅爾達爾68嵗，任職於哥本哈根大學。年齡最長者是夏普樂斯，今年已經81嵗。自1990年以來，夏普樂斯一直供職於位於加州的斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute），至今仍活躍在化學研究前綫。這是他第二次獲得諾貝爾化學獎。2001年，夏普樂斯因以他的名字命名的夏普樂斯環氧化反應而獲諾獎。他成為諾貝爾獎歷史上第五位雙冠加身的獲獎者，也是第二位兩次贏得諾貝爾化學獎的化學家（第一位是英國化學家Fred Sanger）。
有趣的是，雖然點擊化學這個概念只有20多年的歷史，但是目前的主要點擊化學反應都不是新反應，也沒有發現重大的新反應路徑和新機理。那麽爲什麽這些發現會受到諾貝爾獎委員會的青睞？其原因在於，點擊化學雖不能點石成金，卻能「化繁爲簡」。這個體系大大提高了生成新分子的速度和效率，在多個領域都有廣氾的應用前景。
點擊化學小史
任何一種能形成新共價鍵或連接分子的反應對於化學家都是有價值的。但是，化學反應並不都是天生平等的：有些需要嚴苛的條件比如隔水隔氧（太嬌氣），有些副反應多（容易三心二意），有些需要高溫高壓等強條件（太霸氣），有些產率低（白拿錢不幹活）。因此雖然有機化學中有成千上萬種化學反應，真正能在溫和條件下高效、快速構建新共價鍵、連接兩個或多個分子的反應並不多。
由於這些原因，多步化學反應可以通過反應設計而收斂趨向目標產物，但卻幾乎無一例外的產率遞減。比如天然產物全合成中的最終收率一般都很低，千分之幾的收率不足爲奇。如果有某個合成經過十多步之後，目標產物的收率能在50%以上，這才是大新聞。這種產率遞減嚴重的影響了目標產物（比如藥物）的應用和商業化。另外，工業化學中使用的化學反應數量遠小於已知的反應數量，就是因爲很多反應在紙上看上去很美，由於種種缺點卻無法實際使用。
1990年代末，夏普樂斯產生了一個想法，想找到一些「優秀反應」並使用它們在短時間內合成大量結構多樣、功能不同的分子庫。1998年，他首先提出了點擊化學的概念。2001年到2004年，夏普樂斯逐漸明確了點擊化學應該擁有的特質。這些特點如今已經變成了點擊化學的功能性定義：
- 原料普遍性：簡單易得，模塊化
- 穩健性：反應條件簡單溫和（比如室溫常壓），不受水和氧氣影響
- 選擇性：無副產物最佳
- 高效性：能在短時間（秒、分到小時量級）內高產率（90%以上）構建新分子
- 工藝簡便性：產物易提取、分離甚至無需分離
2002年，夏普樂斯和梅爾達爾分別獨立報道了一價銅催化的曡氮-炔環加成（CuAAC）反應。這是一個對曡氮-炔惠斯更環加成反應的改進。原來的惠斯更反應使用一個曡氮化合物和一個端基炔烴在加熱下反應，產物是三唑（音同坐）。其最大的缺點是需要高溫，而在高溫下曡氮化合物非常容易爆炸。經改進之後，CuAAC可以在常溫常壓下快速進行，產率幾乎定量，幾乎完全符合點擊化學的功能性定義。迄今爲止，雖已有多種點擊化學反應，但CuAAC仍然是皇冠上當之無愧的明珠。
| 惠斯更環加成反應。 1：端基炔烴；2：曡氮化合物；3a，3b：環加成產物。（來源：wikicommons，CC-BY-NA 4.0） |
| CuAAC反應。此反應也可能產生兩個異構產物。（來源：wikicommons，，CC-BY-NA 4.0） |
現在點擊化學已經在諸多科學領域獲得了大量應用。比如，在高分子化學和材料科學中，點擊化學可以幫助快速構建直鏈大分子或者對側鏈進行化學修飾。另外，作爲交聯機制，點擊化學可以迅速將液態高分子轉變爲固態或者半固態。這個性質對於膠粘劑、密封劑、隔水劑、塗料、絕緣保護等工業應用都有重要意義。在藥物化學、農業化學方面，點擊化學已經被用於新藥研發以及合成藥物載體等等。在生物醫學上，點擊化學被用於在細胞內標記生物大分子。和熒光蛋白相比，用點擊化學方法連接的熒光探針操作大大簡化，快速實用。理論上，點擊化學還可能被用於指導藥物專一性打擊病變細胞。現在的藥物就像是二戰時使用的地毯式轟炸，只要覆蓋面足夠大，總能摧毀敵人，但是代價也是巨大的。將來的精準醫藥就像是現代巡航導彈，指哪打哪，以最小代價換取最大打擊效果。這種高度靶向機制是當前研究的熱門。也許不久之後我們就能看到點擊化學在此領域的突破。
題圖：點擊化學反應可用於標記和檢測複雜物質，比如糖類。各類探針可通過叠氮-炔環加成反應進行偶聯。在這例子中，連接質量標籤後， O-GlcNAc 糖的化學計量比直接可視化。（來源：wikicommons，公有領域）
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