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手性一詞來源于希臘語“手”(Cheiro)。自然界中存在的手性物質(zhì)是指具有一定構(gòu)型或構(gòu)象的物質(zhì)與其鏡像物質(zhì)不能互相重合,就象左手和右手互為不能重合的實(shí)物和鏡象關(guān)系類似。手性是宇宙間的普遍特征,體現(xiàn)在生命的產(chǎn)生和演變過程中。首先組成地球生命體的基本結(jié)構(gòu)單元,氨基酸幾乎都是左旋氨基酸,而沒有右旋氨基酸。也就是說,生命基本的東西也有左右之分。為什么自然界選擇左旋氨基酸而不是右旋氨基酸作為生命的基本結(jié)構(gòu)單元一直是個迷。而更加復(fù)雜的蛋白質(zhì)和DNA的螺旋構(gòu)象都是右旋的。海螺的螺紋和纏繞植物也都是右旋的。因此生物體內(nèi)存在著手性的環(huán)境,使得生物體可以識別常規(guī)化學(xué)和物理性能完全一樣的手性異構(gòu)體分子。作用于生物體內(nèi)的手性藥l物及農(nóng)l藥,其藥l效作用多與它們和體內(nèi)靶分子間的手性匹配和手性相關(guān)。因此,手性藥l物的不同對映異構(gòu)體,在生理過程中會顯示出不同的藥l效。甚至?xí)霈F(xiàn)一種對映異構(gòu)體對治l療有效,而另一種對映異構(gòu)體表現(xiàn)為有害性質(zhì)這種現(xiàn)象。
在手性藥l物未被人們認(rèn)識以前,二十世紀(jì)六十年代的“反應(yīng)停(Thalidomide)悲劇”就是一個突出的例子。當(dāng)時歐洲一些醫(yī)生曾給孕婦服用沒有經(jīng)過拆分的消旋體藥l物(由一對等量對映異構(gòu)體分子組成)對作為鎮(zhèn)l痛藥或止l咳藥,很多孕婦服用后,生出了無頭或缺腿的先天畸形兒。僅僅四年時間,導(dǎo)致世界范圍內(nèi)誕生了1.2萬多名畸形的“海豹嬰兒”。這就是被稱為“反應(yīng)?!钡膽K劇。后來經(jīng)過德國波恩大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn),反應(yīng)停的R-構(gòu)型的單一對映體有鎮(zhèn)靜作用,而S-構(gòu)型對胚胎有嚴(yán)重的致畸作用。慘痛的教訓(xùn)使人們認(rèn)識到,手性藥l物必須對它的兩個異構(gòu)體進(jìn)行分別考察,都要經(jīng)過嚴(yán)格的生物活性和毒性試驗(yàn),以避免其中所含的另一種手性分子對人體的危害,慎重對待一些藥l物的另一對映異構(gòu)體。所以手性拆分技術(shù)越來越多用于手性藥l物開發(fā)和生產(chǎn)。
色譜技術(shù)是目前世界上可以對復(fù)雜組分進(jìn)行分離比較有效的手段。色譜分離是根據(jù)不同組分的物理和化學(xué)性質(zhì)不同,導(dǎo)致其與色譜填料的作用力不同、因此當(dāng)一個帶有多種組分的混合樣品從色譜柱一端進(jìn)去,流過色譜柱,之后從另外一端出來時,不同組分的分子在色譜柱的保留時間不同,也就是穿過色譜柱的速度不同以達(dá)到對不同組分分子分離的目的。而手性分子是一對有鏡像關(guān)系的分子,就跟左右手一樣,物理和化學(xué)性能沒有任何差異。這種手性拆分就是上帝也怕麻煩的事情,這也是為什么上帝在創(chuàng)建生命物質(zhì)時只選擇一種構(gòu)象??茖W(xué)家是如何去分離這樣的手性分子呢?