手性的本质及其多种表征研究进展

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手性物质及其生物制备方法的研究进展_李凛解读

化工技术与开发第 40卷 1手性物质简介人的左、右手不能重叠 , 互为镜像 , 化学界把这种特性称为手性 , 将具有这种特性的物质称为手性物质。

手性物质在医药[1]、农药 [2]、功能材料 [3]等领域已经得到广泛的应用 :在医药领域 , 手性药物的销售量超过了市售药物的三分之一 , 预计手性药物的产值在 2020年将达到 2500亿美元 [4]; 在农药领域 , 手性农药占全球农药市场的份额已经超过 25%, 商品化的手性农药已经超过了 173个品种 [5]; 在功能材料领域 , 手性材料在隐身材料 , 液晶材料 , 非线性有机光学材料等方面表现出了强大的竞争力 [3]。

随着应用领域的不断扩大 , 人们对手性物质的需求量也越来越大 , 因此加快对手性物质制备方法的探索迫在眉睫。

2手性物质的制备方法天然产物提取法 :天然存在的手性物质主要包括碳水化合物类 (D-葡萄糖、有机酸类 (乳酸、氨基酸类 (L-谷氨酸、萜类化合物 [(+ -樟脑 ]、生物碱类 [(- -咖啡碱 ]这五大类 [6], 它们存在于动植物中。

该法以动植物的组织、器官为原料 , 利用破碎、萃取、层析等手段得到纯手性单一异构体。

天然产物提取法成本较高 , 且应用价值不高 , 无法广泛推广。

手性源法 :该法以较廉价的手性物质为底物 , 通过构型保留、构型改进等处理得到较昂贵的纯手性单一异构体。

如葛军英等 [7]以手性的冰片为底物与非手性的丙酮酸进行酯化反应得到了手性丙酮酸冰片酯。

手性源法成本较低 , 但作为底物的廉价手性物质种类较少 , 限制了该方法的推广。

化学法 :可分为化学合成和化学拆分。

①化学合成又称为不对称合成 , 是指在手性试剂的作用下 , 将非手性物质转化为纯手性单一异构体。

付瑞等 [8]利用一种含 (R -18结构单元的底物经过化学合成得到了一种海洋天然产物。

该法是目前制备手性物质的主流方法之一 , 优点是底物廉价易得 , 增值较高 , 易于实现工业化生产 , 缺点是生产成本很高。

手性化合物的微生物转化终..

手性卤代羟基酯
O H OH
Cl
COOEt
Cl
COOEt
可用于合成：
HMG-CoA还原酶抑制剂（56.8g/L， 94.5%） 4-羟基吡咯啉 L-肉碱 1,4-二氢吡啶类β-阻滞剂
链接：美国环保局（EPA）鉴定一项绿色化学研发课题，降低胆固醇药物Lipitor用关键手性
砌块[(R)-4-氰基-3-羟基腈 (HN)]的酶法制备工艺，该项目由美国Codexis公司、Merck 公司和哥伦比亚州Missouri大学共同开发。
Allan C.等人报道用面包酵母还原羰基酯时，以蔗糖为共底物产物为R-型醇，以葡萄糖为共底物产物为S-型醇
可选用的共底物还有甘油，甲醇，乙醇，2-丙醇，,正丁醇，葡萄糖酸内酯等
在反应体系中加入某些抑制剂可抑制某一种构型酶(R-型或S-型酶)的活力，使产物的另一种对映体大量生成不对称还原所使用的抑制剂有烯丙基醇，烯丙基溴，α,β不饱和羰基化合物，金属盐(氯化镁)，氯乙酰乙酯，五羟黄酮等
手性技术
● ●
7. 难点
立体专一性生Leabharlann 催化剂发现与改造辅酶依赖与辅酶再生
难点
酶的来源
底物/产物抑制的解除
02
手性化合物的微生物转化
一微生物种类
所用的微生物种类包括酵母菌，细菌、霉菌等，也有用植物细胞催化前手性化合物获得手性化合物的。
细菌菌落
霉菌菌落
面包酵母菌落
面包酵母廉价易得，年世界总产量达 60 万吨。同时，它的培养和分离也比较简单，反应时无需灭菌，只要将底物与细胞混合，在室温即可反应，对反应选择性也比较专一。面包酵母获得容易，无污染，含有的酶系多，底物广泛等。因而得到广泛的应用。

[精品文档]手性是自然界的普遍现象

手性是自然界的普遍现象当您在自我欣赏着自己的左右手时，您是否由衷地感叹上帝赋予人类如此绝伦的对称之美。

但是，您能使自已的左右手重合吗？不可能！这就是手性。

手性所描述的事物多姿多彩。

大至星系旋臂、行星自转、大气气旋，小到矿物晶体、有机分子、弱相互作用的宇称不守恒。

从无生命的物体，到生命现象，都有手性的倩影。

在植物学中，手性是一个重要形态特征，左右对称的形态及攀缓和缠绕植物的茎蔓旋向，都涉及手性。

植物的手性很明显，存在着奇奇怪怪的左撇子。

植物的叶、花、果实、根和茎可生长成左旋或右旋。

如同右撇子人的右手发育更强壮有力一样，右撇子植物的右边叶子生长更强壮，左边则差一些。

植物对自己的撇劲还真够倔犟。

当你把右旋的喇叭花蔓强行左旋缠绕，它会自动恢复右旋。

不少植物所结豆荚成熟爆裂后豆荚皮呈螺旋形，同样有左旋，有右旋。

攀缓的蛇，有的左旋运动，有的右旋运动。

蜗牛多是右撇子，左旋的十分稀少。

海螺却是右撇子世家，出现左旋螺壳概率是百万分之一。

能收集到左旋螺壳，则为稀世珍品。

蟹钳左右是不对称的，一边大，一边小，绝大多数左边的蟹钳大。

龙虾的两只钳子通常也不对称，“左撇子”龙虾的左钳子大些，更有力，“右撇子”龙虾的右钳子大些，更强劲。

微生物中的许多细菌是螺旋状的，同样有左旋右旋之分。

手性作为生物的一种基本性质，对生物的生存具有重要的意义。

巴斯德说：“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。

宇宙是不对称的，生命受不对称作用支配。

”生物表现的手性特征是生物的整体特征，必然受制于生物内部的微观结构。

探索生物左撇子现象的奥秘，也许是揭开生命之谜的钥匙。

DNA螺旋的解旋与复制，演奏着世界上最美妙的生命乐章。

在粒子世界中，微观粒子的自旋也有左旋和右旋之分。

神奇的超导现象正是由于电子与振动晶格的相互作用，使具有相反方向自旋和角动量的电子结成“超导态”而产生的，是电子“左撇子”和“右撇子”合作的造化，成就了超导现象。

即使是最基本的物理学定律，也有不循规蹈矩的左撇子。

手性的本质及其多种表征研究进展

酶动力学拆分发展现状
经验规则只适用于二级醇；最常用的酶是Burkholderia cepacia (BCL) 和Candida antarctica lipase B (CAL-B) 近半数实验都需要一个已知构型的二级醇作为参考 Candida rugosa lipase (CRL) 只适用于环状醇，而不适用于芳香醇，可能是其位点更宽
(m 3)
4mm 3m 6mm m mm2
4 42m 6 6m2 43m
32 geometric crystal classes
1 2/m mmm 4/mmm 3m 6/mmm (m3m) 4/m 3 6/m
222 422 32 622 23 432
1 2 4 3 6
(m 3)
X 射线结晶学最新研究
用ps-fs脉冲X 射线激光研究核酶的构象变化
Robert C.Spitale，Joseph E. Wedekind， Methods 49 (2009) 87–100
手性核磁共振
Cram(1987年Noble化学奖)
Δδ:化学位移的差别,符号提供构型信息（各向异性）将手性底物转换成两个不同物种(非对映异构体或构象体)，从而可以区分(相对经验方法)
电子圆二色光谱
V12
12
3 r12
e1 e2 3e1 e12 e2 e12
2 12 2 , 0 V12 r12 1 2 , 0 2 , , r12
HPLC-圆二色光谱联用
色谱检测器与电子圆二色在线检测独立，CD采用停留模式
GERHARDBRINGMANN, TOBIASA.M.GULDER,MATTHIASREICHERT, AND TANJAGULDER，CHIRALITY 20:628–642(2008)

柱芳烃固有手性研究进展

柱芳烃固有手性研究进展【摘要】柱芳烃固有手性是一种重要的研究领域，具有广泛的应用价值。

本文首先介绍了柱芳烃固有手性研究的背景和重要性，然后详细讨论了其定义、特点、研究方法、应用领域以及面临的挑战。

最新的研究进展包括新的合成方法、手性识别技术等。

未来，柱芳烃固有手性研究将在材料科学、药物研发等领域发挥更大作用。

柱芳烃固有手性研究具有重要的发展前景，应该受到更多关注和支持。

【关键词】柱芳烃, 固有手性, 研究进展, 特点, 方法, 应用领域, 挑战, 最新进展, 展望, 总结1. 引言1.1 柱芳烃固有手性研究进展的重要性柱芳烃固有手性研究是当今有机化学领域的重要研究方向之一。

固有手性是指分子本身具有不对称结构或性质，而非需要外界手性引发的手性化合物。

柱芳烃是一类具有环状结构的芳香烃，其固有手性研究具有独特的意义和价值。

柱芳烃固有手性研究进展的重要性体现在多个方面。

柱芳烃作为重要的有机分子之一，其固有手性特性对于理解有机分子结构与性质之间的关系具有重要意义。

柱芳烃固有手性研究不仅有助于拓展手性化学领域的研究范畴，还可以为新型手性材料的设计与合成提供重要指导。

柱芳烃固有手性研究也在不对称合成、超分子化学等领域具有广泛的应用前景。

柱芳烃固有手性研究的重要性不仅在于对有机分子结构与性质的理解，更在于其对于手性化学领域的推动作用和在材料科学等领域的广泛应用前景。

随着研究的不断深入，柱芳烃固有手性领域将会迎来更多的突破与发展，为有机化学领域的进步贡献力量。

1.2 柱芳烃固有手性研究的背景柱芳烃是一类具有多环芳香环结构的化合物，其具有较高的稳定性和特殊的结构性质。

由于柱芳烃固有手性的存在，使得这类化合物在手性化学领域具有重要意义。

柱芳烃固有手性研究的背景可以追溯到20世纪初，当时人们对化学手性的研究逐渐兴起。

随着研究方法的不断进步和手性化学领域的快速发展，柱芳烃固有手性研究也逐渐受到关注。

在过去的几十年里，科学家们通过不断探索和创新，逐渐揭示了柱芳烃固有手性的奥秘。

手性超材料研究进展

手性超材料研究进展钟柯松2111409023 物理1. 引言超材料是有特殊电磁性质的人造结构性材料，其中一个典型的性质就是负折射率。

第一种负折射率材料1两个部分组成：一个是连续的金属线，它来实现负介电常数2，另一个是开环谐振器，来实现负的磁导率3。

在同时实现复介电常数和负磁导率的时候，负折射率就是实现了。

后来，人们大多数以这个原则4-5来设计负折射率材料。

虽然负磁导率在微波段很容易实现，但是在光频区域却极其困难7,8。

与此同时，Pendry9，Tretyakov10,11和Monzon12等人从理论上提出了另一种利用手性实现负折射率的途径。

而手性材料层作为完美透镜也从理论上实现了9-13。

在这些报告中，Pendry提出了一种3D螺旋线结构来实现负折射率的手性超材料9。

Tretyakov 等人则在理论上研究了在手性和偶极粒子手性复合材料中得到负折射率的可能性11。

理论表明，负折射率是可以在以3D螺旋对称为晶格的金属球超材料中可以得到14。

同时也表明，周期上的手性散射是3D和各向同性负折射率的原因15。

实际上，Bose曾经在1898年利用螺旋结构研究了平面偏振电磁波的旋转16。

Lindman也是研究微波段人造手性介质的先驱17。

最近，Zhang 等人在实验上实现了一个3D手性超材料在THz波段的负折射率18。

Wang等人则在微波段同时实现了3D手性超材料的负折射率和巨大的光学活性和圆二色性19,20。

但是，这些提到的3D手性超材料都很难构建。

同时，平面手型超材料显示了光学活性也被报道了21-24。

这里需要指出的是，平面手性结构是正真的3D手性结构是不同的。

Arnaut和Davis第一次把平面手性结构引入到了电磁波的研究中25,26。

一个结构如果被定义为手性结构，那么它应该是在任何平面是没有镜面对称的，然而，一个平面结构被认为是手性的，则它是不能和它在该平面上的镜像重叠的，除非它不在这个平面上。

实际上，一个平面手性结构还是和镜像镜面对称的。

有机化学中的手性识别

有机化学中的手性识别有机化学是一个非常重要的化学分支，研究有机分子的结构、性质和反应规律。

有机分子中可能存在手性，即它们可以以两种镜像对称的方式存在。

这种镜像对称性体现在它们的立体异构体上，也称为手性异构体。

手性异构体是化学中非常重要的概念，因为它们会对分子的生物活性和光学性质等产生影响。

本文将介绍有机化学中的手性识别。

手性现象的介绍手性或旋光性是一个物质体现的镜像对称性，分别称为左旋和右旋。

手性不仅存在于化学中，还存在于生物学和物理学中。

在生物中，绝大多数分子都是手性的，比如，分别为 L-和 D- 的氨基酸和糖分子。

对于同一个分子的两种手性异构体来说，它们的化学性质相同，但光学性质不同，这是因为它们会使旋光仪右旋或左旋，这被称为旋光性。

手性认识的历史手性的认识并不是现代的发明，早在一百多年前就有人意识到了手性的存在。

最早探讨手性的是法国科学家比斯特(Biot)，他在旋光现象的研究中发现了手性异构体。

后来，另一位法国科学家裘勒和德国的冯巴耳克(F. von Baeyer)也分别做出了类似的贡献。

旋光现象使化学家们开始研究手性的本质，并发现了许多手性药品和生物分子，这些发现极大地推动了手性化学的发展。

手性识别领域研究的内容手性中的镜像对称性一直是化学家和生物学家关注的重要问题，手性识别就是这个领域中的一项核心研究内容。

手性识别是指区分两种能形成镜像对称体的立体异构体的过程。

由于手性的存在，很多分子在生物学、药学、材料科学等领域中具有非常特殊和重要的性质，因此发展手性识别的技术对这些领域的发展具有重要的意义。

目前，手性识别的研究中涉及的内容包括了分子体系的形貌、差异、手性识别结构、手性度量等等。

基于手性识别的研究，人们发展了新的手性化合物、手性分离方法等，从而推动了有机化学和药学的发展。

手性识别的途径现有的手性识别途径有多种（如化学方法、光学方法、生物学方法等）手性识别领域介绍如下：1、化学方法手性识别中的化学方法指的是以分子构建、胶体化学及其相关的化学反应为主要研究手段，在研究手性识别体系与分子自组装、胶体物质等的关系方面做出重要贡献。

手性和手性药物的研究进展8800字

手性和手性药物的研究进展8800字[摘要]近年来，手性药物的临床意义引起人们的广泛关注，手性药物的开发已成为国际研究的热点。

本文对手性和药物手性的概念、研究的实际意义以及手性药物研究现状进行阐述，说明手性药物具有广阔的市场前景。

[正文]要阐明这一主题，首先我们要认识什么是手性和手性药物以及了解他们的性质。

1、手性手性是自然界的普遍特征。

构成自然界物质的一些手性分子虽然从原子组成来看是一摸一样，但其空间结构完全不同，他们构成了实物和镜像的关系，也可比喻成左右手的关系，所以叫做手性分子[1]。

在生命的产生和演变过程中，自然界往往对一种手性有所偏爱，如自然界中，糖的构型为D-构型，氨基酸为L-构型，蛋白质和DNA的螺旋构象又都是右旋的，等等。

因此，分子手性在自然界生命活动中起着极为重要的作用。

人类的生命本身就依赖于手性识别。

如人们对L一氨基酸和D一糖类能够消化吸收，而其对映体对人类没有营养价值，或有副作用。

人们对手性的研究可以追溯到1874年第一位化学诺贝尔奖获得者Jhvan[2]。

当时他就提出了具有革命性的理论化学分子为三维结构，一些化合物存在两种构像，且两者互为镜像。

1886年，科学家报道了氨基酸类对映体引起人们味赏感受的差别。

1956年Pfeifer根据对映体之间药理活性的差异，总结出：一个药物的有效剂量越低，光学异构体之间药理活性的差异就越大。

即在光学构体中，活性高的异构体与活性低的异构体之间活性比例越大，作用于某一受体或酶的专一性越高，作为一个药物它的有效剂量就越低。

20世纪50年代中期，反应停(沙利度胺，Thalidomide)作为镇静剂，有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应用。

结果在欧洲导致1.2万例胎儿致残，即海豹婴。

于是1961年该药从市场上撤消。

后来发现沙利度胺R型具有镇静作用，而S型却是致畸的罪魁祸首。

研究人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能转变为相应对映体，因此无论是S型还是R型，作为药物都有致畸作用。

手性化合物

3.手性化合物的药理活性ห้องสมุดไป่ตู้别
（1）对应体之间有相同或相近的某一活性（2）一个对应体具有显著的活性，但其对应体的活性很低或无此活性（3）对应体相同，但强弱程度有差别（4）对应体具有不同性质的药理活性 A:对应体的不同活性，可起“取长补短，相辅相成” 的作用，如利尿药茚达利酮 B:对应体存在不同性质的活性，可开发成两个药物，如丙氧芬。 C:一个对应体具有疗效，另一个对应体具有副作用或毒性，如抗震颤麻痹症的L-多巴。 D:对应体具有相反的活性，如巴比妥类药物。
3.合成过程中遇到的难题合成过程中遇到的难题：工业化生产的主要问题是生物催化剂合成过程中遇到的难题的来源和成本问题；生物催化反应的立体选择性和转化效率问题；辅酶依赖型的氧化还原酶的不对称生物催化反应中的酶催化与辅酶再生体系的耦联；还包括底物和产物的水不溶性和在水中的不稳定性等问题。这些都是存在于生物催化合成手性化合物的工业应用中的一些难题。但是最主要的是手性合成的难点在于针对不同的手性或潜手性底物，必须找到能够与之高度匹配的专一性手性工具(手性拆分剂、手性催化剂、手性溶剂或助剂等等)，因此最为重要的就是要寻找到或制备出高效的手性工具。 4.主要通用的平台技术问题主要通用的平台技术问题（1）用于合成手性化合物的生物催化剂的筛选、酶蛋白修饰、酶分子的定向改造；（2）生物催化反应过程中的酶催化体系与辅酶再生体系耦联的关键技术；（3）非水相生物催化手性合成反应的介质工程、生物催化剂适应性等特性与规律；
2.手性化合物的研究背景
10多年前，手性药物对于大多数人来说还很陌生，随着人们对手性化合物的深入研究和不对称合成的迅猛发展，使其在精细化学品、生命科学及材料科学中占有极其重要的地位。因此，对手性化合物需求量也将激增，如何廉价而又方便地获得手性化合物己成为有机合成化学家们强烈追求的目标。当前，手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一，手性药物的不断增加改变着化学药物的构成，成为制药工业的新宠儿。

有机化学之浅谈分子手性

有机化学之浅谈分子手性有机化学之浅谈分子手性有机化学是化学、化工、轻工、环工医药类各专业的一门重要的基础课,而立体化学是有机化学的一个重要组成部分，它的内容主要是研究有机化合物分子的三度空间结构、立体结构及其对化合物的物理性质和化学性质的影响，其中又以对映异构现象为重点。

学习对应异构不仅可以锻炼我们学生的空间想象能力，也能锻炼学生的思维能力，这对于我们学生的成长有着积极影响。

学习认知在学习立体化学时，难点就是分子的手性，接下来我们主要研究分子的手性我们知道，生命是由碳元素组成的，碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。

由于相连的原子或基团不同，它会形成两种分子结构。

这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。

比如它们的沸点一样，溶解度和光谱也一样。

但是从分子的组成形状来看，它们依然是两种分子。

这种情形像是镜子里和镜子外的物体那样，看上去互为对应。

由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，就像我们的左手和右手那样，所以又叫手性分子。

对于非碳原子手性中心的分子，只要没有对称面和对称中心即为手性分子。

一个化合物的分子与其镜像不能互相叠合，则必然存在一个与镜像相应的化合物，这两个化合物之间的关系，相当于左手和右手的关系，即互相对映。

这种互相对应的两个化合物成为对映异构体。

这类化合物分子成为手性分子。

不具有对称面和对称中心的分子有一个重要的特点，就是实体和镜象不能重叠，镜面不对称性是识别手性分子与非手性分子的基本标志。

分子的手性和分子结构的对称性有密切联系。

化合物分子存在的对称因素有：对称轴（旋转轴）、对称面、对称中心和交替对称轴旋转反映轴,在课堂学习时，重点应放在对一个分子有没有对称中心和对称面的考察上。

一般地说，有机物分子只要既没有对称中心，又没在对称面存在，就可以断定它是个手性分子了。

会有个别例外情况，但不是主要问题。

所以只要对这个问题掌握了就会比较容易地判断有机化合物分子是否存在手性，同时对立体化学中内消旋体概念的理解也会有较大的帮助。

手性化学研究的新进展

手性化学研究的新进展张来新;朱海云【摘要】手性化学作为一门植根深远的新兴热门边缘学科,目前已渗透到21世纪的许多热点学科.简要介绍了手性化学的形成发展及应用,详细介绍了手性合成手性拆分及其应用、手性光谱学及应用和手性化学在生命科学中的应用,并对手性化学的发展进行了展望.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2016(024)006【总页数】4页(P79-82)【关键词】手性化学;手性拆分;应用【作者】张来新;朱海云【作者单位】宝鸡文理学院化学化工学院,陕西宝鸡721013;宝鸡文理学院化学化工学院,陕西宝鸡721013【正文语种】中文【中图分类】TQ463;O621一般而言，将研究手性化合物的结构、制备、理化性质、相互转变及应用的化学称为手性化学。

手性化学作为一门植根深远的新兴热门边缘学科，不仅广泛应用于医药、农业、食品、材料等领域，在国计民生中也占据极为重要的地位。

互为手性的分子是一对立体异构体，它们的平面结构相同，但立体构型不同，互为实物和镜像的关系，但它们又有着不同的生理活性和药理活性，在医药学领域，其中的一个可能具有疗效，而另一个可能无效甚至有毒。

因此，在医药学上对一对手性分子对映体药物进行拆分就显得尤为重要，以避免对人体的健康构成直接或潜在的威胁；在农药的制备和使用中对其外消旋体也要进行拆分，以避免使用大量无效甚至有毒有害的对映体，从而消除对植物或环境造成严重的对映体污染，并诱发生态灾难；手性食品添加剂以外消旋形式食用时，不仅会影响风味，而且无效甚至有毒有害的对映体会产生食品安全问题等。

因此，研究设计手性合成的新方法、发现和制备高效手性合成专一催化剂、制备单一构型的手性化合物、研究手性识别及手性拆分、以及使用无毒无害的手性化学品，对保障人类健康长寿，保护自然生态环境及人类社会良性的可持续发展具有重要的现实意义和深远的历史意义。

不仅如此，手性化学在21世纪的新兴热门领域如生命学科、环境科学、材料科学、生物学、能源科学、纳米材料、信息科学、仿生学、生物化学、生物物理、波谱学等领域也彰显出潜在而广阔的应用前景，因此它们之间在发展中相互促进、相得益彰。

生物催化手性合成的研究及展望

生物催化手性合成的研究及展望生物催化手性合成是一个由有机化学、生物化学和微生物学等多学科交叉的研究领域。

应用微生物或酶催化制备光学活性的化合物证明是非常用的工具。

这一方法不仅可以得到纯度高、量大的产物，而且可以获得很多常规方法难于合成的包括手性医药、农药及其中间体在内的手性化合物，从而克服化学合成中的困难和弥补化学合成的不足。

1.生物催化剂的研究进展及展望研究：生物催化手性合成的研究领域主要涉及生物催化剂和反应介质两方面。

随着生物技术，特别是发酵工程、蛋白质工程和基因工程技术的发展和进步，生物催化剂工程运用发酵技术可一直被大量生物催化剂，利用蛋白质工程和基因工程可以对现有的生物催化剂的结构进行修饰改造，已获得所需要的活性和选择性来满足手性合成的要求。

自1953年，沃森和克里克创立了DNA的双螺旋结构模型，开创了生命科学的新纪元。

同年，桑格建立了体外DNA重组技术，这标志着生物工程的诞生。

随着精细化工行业的诞生，为了克服天然生物催化剂的固有缺点，人们急需发现或创造新一代的生物催化剂。

许多研究者应用基因工程技术来提高和改进酶的生产水平，运用蛋白质工程来改变酶的结构，改善酶的催化性质，如酶的化学修饰、定点突变、直接分子进化、抗体酶等，以使酶能更好地适应手性化合物合成的需要。

近十多年来，生物催化剂的立体选择性的基因工程改造和蛋白质工程技术更是取得了可喜的进展，已成为新型生物催化剂分子设计的有效手段。

在不需要了解酶的结构和反应机理的情况下，就可以采取随即图便捷和高通量的筛选策略来提高酶催化的立体选择性。

高通量筛选是近几年发展起来的新型筛选技术，具有微量、快速、灵敏的特点，在短时间内可以检测大量的微生物。

高通量筛选就是应用先进的技术手段，同时对大量的被筛选样品的催化活性进行分析评价，筛选出具有高催化活性酶的过程。

此外，加上定点突变技术、融合蛋白技术、定向进化技术、DNA改组技术、合理组合技术、宏基因组学等新技术的发展，为设计和研究新型生物催化剂提供了一个有效的技术平台。

手性分子的性质

什么是手性分子英文名：chiral molecules我们知道，生命是由碳元素组成的，碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。

由于相连的原子或基团不同，它会形成两种分子结构。

这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。

比如它们的沸点一样，溶解度和光谱也一样。

但是从分子的组成形状来看，它们依然是两种分子。

这种情形像是镜子里和镜子外的物体那样，看上去互为对应。

由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，就像我们的左手和右手那样，所以又叫手性分子。

对于非碳原子手性中心的分子，只要没有对称面和对称中心即为手性分子。

手性分子的基本标志一个化合物的分子与其镜像不能互相叠合，则必然存在一个与镜像相应的化合物，这两个化合物之间的关系，相当于左手和右手的关系，即互相对映。

这种互相对应的两个化合物成为对映异构体（enantiomers）。

这类化合物分子成为手性分子（chiral molecule）。

不具有对称面和对称中心的分子有一个重要的特点，就是实体和镜象不能重叠，镜面不对称性是识别手性分子与非手性分子的基本标志。

生物分子手性原则是什么生物分子都有手性，即分子形式的右撇子和左撇子（或左旋、右旋）。

在法国生物学家巴斯德发现酒石酸晶体的镜像后就更激起了科学家的兴趣。

然而，手性分子是如何形成的却一直让人迷惑不解。

过去，生物化学领域趋向于认为，单一手性形式的分子合成通常从一开始就要利用手性本体，也就是说生物分子自身在催化着手性形式的形成。

而且在一些化学反应中手性产物的形成进一步扩大了。

2006年6月16日出版的英国《自然》刊发文章称，最近，美国研究人员发现，物质的固（体）-液（体）相平衡可能参与了生物分子手性的形成。

比如，氨基酸固（体）-液（体）相的平衡，可以由刚开始时的小小的不平衡导致严重偏向一种手性形式，即左旋或右旋。

而这种现象出现在水溶液中，因而也可以解释生命起源以前的左手性和右手性，即为何左右手性数量相当的分子为何会转变成生物分子偏爱一种手性。

[教学设计]手性药物拆分的研究进展

手性药物拆分的研究进展许多药物具有光学活性(opitical activeity)。

一般显示光学活性的药物分子，其立体结构必定是手性(chirality)的，即具有不对称性。

手性是指其分子立体结构和它的镜像彼此不能重合。

互为镜像关系而又不能重合的一对分子结构称为对映体(enantiomer)。

虽然对映异构体药物的理化性质基本相同，但由于药物分子所作用的受体或靶位是由氨基酸、核苷、膜等组成的手性蛋白质和核酸大分子等，后者对与之结合的药物分子的空间立体构型有一定的要求。

因此，对映异构体在动物体内往往呈现出药效学和药动学方面的差异。

鉴于此，美国食品药品监督管理局规定，今后研制具有不对称中心的药物，必须给出手性拆分结果，欧盟也提出了相应的要求。

因此，手性拆分已成为药理学研究和制药工业迫切需要解决的问题。

目前，利用酶法、超临界流体色谱(SFC)法、化学法、高效液相色谱(HPLC)法、气相色谱(GC)法、毛细管电泳(capillary electrophoreisis，CE)法和分子烙印法拆分对映体，已成为新药研究和分析化学领域的重要课题。

笔者在本文综述了近年来利用上述方法拆分手性药物的研究进展。

1酶法酶的活性中心是一个不对称结构，这种结构有利于识别消旋体。

在一定条件下，酶只能催化消旋体中的一个对映体发生反应而成为不同的化合物，从而使两个对映体分开。

该法拆分手性药物已有较久的历史，反应产物的对映过剩百分率可达100％。

酶催化的反应大多在温和的条件下进行，温度通常在0～50℃，pH 值接近7.0。

由于酶无毒、易降解、不会造成环境污染，适于大规模生产。

酶固定化技术、多相反应器等新技术的日趋成熟，大大促进了酶拆分技术的发展。

脂肪酶、酯酶、蛋白酶、转氨酶等多种酶已用于外消旋体的拆分。

脂肪酶是最早用于手性药物拆分的一类酶，是一类特殊的酯键水解酶，具有高度的选择性和立体专一性，反应条件温和，副反应少，适用于催化非水相递质中的化学反应，在B 一受体阻滞药、非甾体类抗炎药和其他多种药物的手性拆分中都有广泛的应用。

手性药物拆分技术的研究进展

手性药物拆分技术的研究进展一、本文概述手性药物，即具有手性中心的药物分子，其立体构型的不同可能导致药物在生物体内的活性、药代动力学和毒性等方面产生显著的差异。

因此，手性药物的拆分技术在药物研发和生产过程中具有至关重要的地位。

随着科学技术的发展，手性药物拆分技术也在不断进步，以适应日益增长的手性药物需求。

本文旨在综述手性药物拆分技术的研究进展，包括但不限于拆分方法、拆分效率、拆分机理以及在实际药物研发中的应用案例。

我们将从传统的拆分方法，如结晶法、色谱法，到现代的拆分技术，如膜分离、酶法等，进行全面的梳理和评价。

我们也将探讨手性药物拆分技术的发展趋势和面临的挑战，以期为手性药物研发和生产提供有益的参考和指导。

通过本文的阐述，我们希望能够使读者全面了解手性药物拆分技术的研究现状和发展动态，为手性药物的研发和生产提供理论支持和实践指导，推动手性药物拆分技术的不断发展和完善。

二、手性药物拆分技术的分类手性药物拆分技术主要可以分为物理拆分法和化学拆分法两大类。

物理拆分法主要包括结晶法、色谱法、膜分离法等，这些方法主要基于手性药物分子间物理性质的差异进行拆分。

化学拆分法则包括不对称合成、手性衍生化试剂法等，这些方法则通过化学反应引入手性中心或者改变手性药物的物理性质，从而实现对目标手性药物的拆分。

（1）结晶法：通过调整溶液条件，如温度、pH值、溶剂种类等，使手性药物分子在结晶过程中形成不同的晶体形态，从而实现拆分。

该方法操作简单，成本低，但拆分效果往往受到药物分子间相互作用和结晶条件的影响。

（2）色谱法：包括液相色谱、气相色谱、毛细管电泳色谱等。

这些方法通过选择适当的手性固定相或手性流动相，利用手性药物分子在固定相和流动相之间的相互作用差异，实现对手性药物的拆分。

色谱法拆分效果好，但设备成本较高，操作复杂。

（3）膜分离法：利用手性药物分子在膜上的传质速率差异，通过选择适当的膜材料和操作条件，实现对手性药物的拆分。

第二讲手性概述

2 手性概述Chirality
2.1 手性概念的提出 2.1.1 手性概念术语"手性"（Chirality），是参照人的左右手不能相互重叠而来。当一个物体不能与其镜像重合时，被称为手性物体，正如我们的左手右手一样。“cheir”是古希腊语中手的意思。
2.2 手性的意义
我们周围的世界是手性的，构成生命体系的生物大分子的大多数重要的构件仅以一种对映形态存在。一般就手性化合物而言，可能有四种不同的行为:(1) 只有一种异构体具有所希望的生物活性，而另一种没有显著的生物活性； (2)两种对映体都有等同的或近乎等同的定性和定量的生物活性； (3)两种对映体具有定量上等同的但定性上不同的活性； (4)各对映体具有定量上不同的活性。例如，它们可能有不同的味道，不同的气味，最重要的是，各对映体可能表现出极不相同的生理行为。广泛应用于农业的手性除草剂、杀虫剂和植物生长调节剂同样表现出强烈的生物识别作用。
① 对称面 (m) 如果一个分子的所有原子都处在一个平面上，或者有一个能把分子分为物体和镜像两部分的平面，该平面称为这个分子的对称面。如果一个分子能够被一个平面分割成两个部分，而这两个部分刚好互为实物与镜像关系，那么这个平面即为此分子的对称平面，该分子则具有平面对称因素，这就是一个对称分子，它和它的镜像能够彼此重叠，所以分子是非手性分子。
amount 10,000 Kg
1'S
H3CO N O CH2Cl H3CO N O CH2Cl Fe P PPh2
2
[Ir(COD)Cl2]2
Ligand NaI H2SO4
34 g
68 g 92 g 250 g
aR, 1'S (S)-Metolachlor

手性药物分析方法研究进展

手性药物分析方法研究进展钟春素;杨华【摘要】Based on the concept of chiral drugs, the principle, characteristics and research examples of several kinds of commonly used chiral pharmaceutical analysis technology were reviewed, which includes high-performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis (CE), molecular imprinting technology(MIT), high-speed counter-current chromatography (HSCCC), supercritical fluid chromatography (SFC) and enzymatic method. All these may provide guidance for chiral drug separation technology.%从手性药物的概念入手,阐述了高效液相色谱法、毛细管电泳法、分子印迹技术、高速逆流色谱法、超临界流体色谱法和生物酶法等几种常用的手性药物分析技术的原理、特点及研究实例,以期为手性药物分离技术提供指导.【期刊名称】《湖南农业科学》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】4页(P113-115,118)【关键词】手性药物;分离;色谱法;研究进展【作者】钟春素;杨华【作者单位】湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学植物科学实验教学示范中心,湖南长沙 410128【正文语种】中文【中图分类】R914.1目前，40%～50%的药物具有手性。

而手性药物的2种不同对映体的生物活性存在较大差异，一个可能是有效成分，而另一个可能是低效甚至是有毒成分。

手性的本质及其多种表征研究进展

1 2/m mmm 4/mmm 3m 6/mmm (m3m)
222 422 32 622 23
432
12436
4/m 3 6/m (m 3)
4mm 3m 6mm m mm2
4 42m 6 6m2 43m
32 geometric c. rystal classes
1 2/m mmm 4/mmm 3m 6/mmm (m3m)
N Harada, chirality 2008, 20:691–723
X ray crystallography and H1 NMR
R Riguera, Chem. Rev. 2004, 104:17−117
NMR anistropy
T Wenzel, chirality 2003, 15:256–270
HPLC-圆二色光谱联用
色谱检测器与电子圆二色在线检测独立，CD采用停留模式
GERHARDBRINGMANN, TOBIASA.M.GULDER,MATTHIASREICHERT, AND TANJAGULDER，CHIRALITY 20:628–.642(2008)
手性红外光谱
电子跃迁发生在电子基态的振动能级之间
分子基础：X射线结构显示二级醇结合位点包含大
取代基尺寸(不是RS构型)预测快反应的对映体立体效应为主，也应考
的憎水域对溶剂开放和一虑电子效应
个小的域
.
酶动力学拆分发展现状
经验规则只适用于二级醇；
最常用的酶是Burkholderia cepacia (BCL) 和Candida antarctica lipase B (CAL-B)
University, Cambridge)
true chirality and ROA

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手性化合物

有机化学之浅谈分子手性

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生物催化手性合成的研究及展望

手性分子的性质

[教学设计]手性药物拆分的研究进展

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