【分离科学与技术】4手性物质分离分析方法及其应用

这两种晶体的关系就好像一个物体与它 4
更为奇妙的是，当把这两种晶体的溶液等量混合 以后，偏振光不发生偏转。由此，巴斯德断定酒石 酸分子拥有一种镜像物质，它们彼此的旋光性相反， 具有不同的空间构型。
1904年，英国物理学家，开尔文勋爵 (Lord Kelvin)在巴尔的摩的一次演讲上第一次提 出了手性的概念(Chirality)，并且定义为任何一个 不能与其镜像完全重叠的几何构型或者点群都可以 说其具有手性。
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2、手性及对映异构体的定义
物体与其镜像不能叠合的现象称为手性 (Chirality)。
两种互为镜像关系且不能重叠的分子称为手性 分子，或对映异构体(Enantiomorph)。
互为对映体的手性分子
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3、手性分子的特点
手性分子或对映异构体的结构差别很 小，具有相同的熔点、沸点、偶极矩、折 光率和光谱性质等。与非手性试剂作用时， 其化学性质也一样，很难用一般的物理或 化学方法区分。
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为了克服液膜的不稳定性，固膜得到了很大的发 展。在固膜中，不同的对映体是通过选择性扩散或吸 附来完成跨膜过程的。
选择性扩散固膜一般都不带有特殊的手性拆分剂， 形成选择性扩散的原因是一种异构体比另一种异构体 在固膜中更容易扩散。
选择性吸附固膜主要是利用嵌在聚合物母体中的 手性拆分剂与对映体之间特殊的分子间作用来进行手 性拆分。通常一种异构体被较多的选择性吸附在手性 拆分剂上，而另一种异构体则较多的游离在聚合物母 体之中。
因此，研究互为对映体的手性物质的物理化学性质， 获得单一的对人体和环境有益的手性对映体单体，使得手 性分离分析技术的研究与发展显得十分必要。
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第二节 手性物质分离分析的一般方法
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1、手性源合成法 2、结晶拆分法 3、化学拆分法 4、酶拆分法 5、膜拆分法 6、萃取拆分法
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一、手性源合成法
手性物质 分离分析方法及其应用
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第一节 手性的概念及手性物质分离意义 第二节 手性物质分离分析的一般方法 第三节 手性色谱分离分析法 第四节 手性分离分析方法的应用
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第一节 手性的概念及手性物质
分离意义
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一、手性及对映异构体
1、手性的由来
1848年，微生物学之父法国科学家路易 斯·巴斯德(Louis Pasteur)在显微镜下发 现两种酒石酸盐的晶体形态。
手性源合成法是以单一对映体的手性 化合物为原料合成另外的手性化合物的单 一对映体，这是化学家最常采用的方法。
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二、结晶拆分法
结晶拆分法是基于对映体与纯手性物
质形成非对映体盐或共价衍生物，然后利
用非对映体的性质差异进行分离(如分级
结晶)，再将衍生物还原为纯对映体。结
晶拆分法分为晶体机械拆分法和接种结晶
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虽然这种方法一直被作为重要的拆分方法，但 其局限性也很明显： （1）拆分剂和溶剂的选择较为盲目；
（2）拆分的产率和产品的对映纯度不高；
（3）适用于手性拆分的对映体的类型不多。
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四、酶拆分法
酶对光学活性异构体有选择性地进 行酶解作用，使外消旋体中一种光学 异构体酶解较快，而另一种酶解较慢， 或者不发生酶解，的医生 们发现该地区畸形婴儿 的出生率明显上升。到 了1961年出现畸形胎儿 约万例，这其中有近 4000名患儿活了不到一 岁就夭折了。
因母体使用反应停而致畸性的儿童
反应停化学名称为沙利度胺(Thalidomide)，分子 中具有一个手性中心，其R异构体对孕妇具有镇静 和安眠用，而S异构体则会无一例外地导致胎儿畸变。
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两种构型具有不同活性的手性药物
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2、分离意义
手性是人类赖以生存的自然界的本质 属性之一。作为生命活动基础的生物大分 子如蛋白质、多糖、核酸都具有手性的特 征。
目前人类用于治疗各种疾病的化学药 11
除药物之外，涉及面很广、用途各异的各类精细化学 品，如杀虫剂、杀菌剂、昆虫性信息素、植物生长调节剂、 食品添加剂、香料等，其分子的光学异构体也常表现出不 同的生理活性。
拆分法。
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结晶拆分法实例
接种结晶拆分法是采用加入纯对映体之一的晶种，将 附在播入的晶种上的同种对映体析出的分步结晶分离方式。
虽然结晶拆分法操作简单，但其要耗费大量的时间、 劳力和物力，而其实验与预期存在很大偏差，因此应用面 并不广泛。
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三、化学拆分法
此方法是通过化学反应的方法，即用 手性试剂将外消旋体中的两种对映体转 化为非对映异构体，然后利用非对映异 构体之间物理化学性质的不同将二者拆
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二、手性物质的分离意义
1、“反应停”事件
1953年，瑞士的一家药厂首次合成了一 种名为“反应停”的药物。经研究发现，反 应停具有一定的镇静安眠的作用，而且对孕 妇怀此全后 球孕不 被早久 医期， 生的反 大妊应 量娠停处呕便方成给吐了孕疗孕妇效妇以极的治佳理疗。想妊于选 娠择 呕是， 吐，在 。反 应停便于1957年正式被推向了市场。
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由于选择性与透过通量之间的反比例关系，选择 性扩散固膜的应用受到了限制，只有通过扩大膜面 积或者增加平衡级数来弥补，这在实际应用中很不 经济。
而选择性吸附固膜可以在选择性和透过通量两方 面同时提高，从而使其在手性拆分工业中的大规模 应用成为可能。
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六、萃取拆分法
萃取拆分法是利用萃取剂与拆分物 中两对映体的亲和作用力的差异或化学 作用的差异来进行拆分的一种新型方法。 目前有三种萃取拆分分离体系，即亲和 萃取拆分体系、配位萃取拆分体系、形 25
在拆分过程中使没有应用价值的对映体能连续地 转化成所需要的对映体，使外消旋化产生的所需对 映体萃入萃取相，萃余相中富集的无应用价值的对 映体进行外消旋化反应，从而克服了单纯外消旋过 程的严重缺陷。
与传统的萃取过程相比，其最大的区别在于拆分 过程中所选择的萃取剂是具有手性的。因而，萃取 剂的选择也是拆分过程中的关键。
酶催化的副反应很少、产率高、反应的条件 也较为温和，而且酶无毒、易降解、不会造成环 境污染。但该法仅能适用于酶促反应体系，另外 酶制剂品种有限、酶易被破坏不稳定、制剂的价 格较高也阻碍了其应用发展。
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五、膜拆分法
氨基酸的生物转移通常是由埋在生物膜 中的载体蛋白来完成的，这种转移的对映 体选择性非常高，膜法拆分对映体正是这 种生物过程的模拟。