手性分子与手性药物1
什么是手性分子
什么是手性分子
手性分子是指与其镜像不相同不能互相重合的具有一定构型或构象的分子。
手性一词来源于希腊语“手”（Cheiro），由Cahn等提出用“手性”表达旋光性分子和其镜影不能相叠的立体形象的关系。
手性等于左右手的关系，彼此不能互相重合。
所有的手性分子都具有光学活性，同时所有具有光学活性的化合物的分子，都是手性分子。
手性分子包括不具有任何对称因素的不对称分子和具有简单对称轴而不具有其他对称因素的非对称分子。
手性分子的研究具有广泛的应用前景，例如在手性合成和手性催化中具有重要意义。
此外，手性分子还被用于手性识别、手性分析和手性生物活性研究等领域。
如需更多信息，可以阅读化学类专业书籍或请教化学专业人士。
手性和手性药物
手性药物在生物体内的选择性作用是其重要特性之一，某些手性药物只对特定的生物体系产生作用， 而对其他体系的影响较小。
手性药物与药效
手性药物的药效与其手性特征密切相关
手性药物的不同构型可能导致不同的药效，甚至可能产生相反的药理作。
药效的优化
通过合理的手性拆分和选择，可以优化手性药物的药效，提高药物的疗效和安全性。
法规与监管
随着手性药物市场的不断扩大和竞争加剧，各国政府将加强对手性药物的法规和监管，以 确保市场的规范和健康发展。这将为手性药物的未来发展提供更加明确的法规环境和保障 。
CHAPTER
05
手性药物的挑战与解决方案
分离纯化挑战
分离纯化难度大
手性药物中的对映异构体在物理和化学 性质上非常相似，难以通过常规方法进 行分离纯化。
利用手性试剂或手性催化剂，将 外消旋混合物中的一种对映体选 择性地进行反应，从而获得单一 对映体的手性药物。
不对称合成法
通过手性源物质，经过一系列的 化学反应，最终合成出单一对映 体的手性药物。
动力学拆分法
利用动力学拆分原理，通过连续 反应和分离步骤，将外消旋混合 物转化为单一对映体的手性药物 。
生物合成法
靶点验证
针对特定疾病靶点，筛选和验证具有疗效的 手性药物分子，提高药物研发的成功率和效 率。
手性药物的生产技术改进
要点一
绿色合成技术
发展高效、环保的合成方法，降低手性药物生产过程中的 能耗和废弃物产生。
要点二
连续流反应技术
利用连续流反应技术提高手性药物的产量和纯度，降低生 产成本。
手性药物的应用领域拓展
VS
高效分离技术需求
为了获得高纯度的单一对映异构体，需要 发展高效、高选择性的分离技术。
常见手性药物有哪些
常见手性药物有哪些手性药物是一种很重要的药物，是指药物分子结构中引入手性中心后，得到的一对互为实物与镜像的对映异构体。
那到底常见手性药物有哪些?下面是店铺为你整理的常见手性药物有哪些的相关内容，希望对你有用!常见手性药物有哪些1、含手性中心的药物，称手性药物。
最常见是C，还有N或S，具有对映异构体(光学异构体)2、一个手性中心有两个异构体，(N个有2 n)3、手性中心的构型常用R和S表示 (糖和氨基酸习惯用L和D表示)(如果只是单纯的去记，R构型，S构型很枯燥，难记。
我一般是把R记成肥肚子男人，S记成S曲线女人)4、具有对映异构体，具旋光性。
可使偏振光向左旋转的为左旋体(—)，向右旋转的为右旋体(+)(既然R,S分成了男人女人，就把(—和+)记成廋和胖了。
5、消旋体(+—)一对对映异构体等量的混合物称外消旋体(把左旋体和右旋体混合) 分子中本身存在对称面的称内消旋体 (内，内带的，本身带有的对称面)6、手性药物的异构体在活性、毒性和代谢方面有时有一定差异。
常见手性药物合成方法从天然产物中提取是获得手性药物的最基本方法之一但天然的原料是有限的不能够获得大量的低价药物。
外消旋体拆分法的化学拆分需要选择适当的溶剂，更为关键的是找出一个很合适的拆分剂是这是十分困难的。
对外消旋底物进行不对称水解拆分制备手性化合物缺点是必需先合成外消旋目标产物，拆分的最高收率不会超过50%。
酶催化手性药物合成与化学法相比，微生物酶转化法的立体选择性强，反应条件温和，操作简便，成本较低，污染少，且能完成一些在化学反应中难以进行的反应。
然而，有些生物催化剂价格较高，对底物的适用有一定的局限性。
具有高区域和立体选择性、反应条件温和、环境友好的特点。
化学合成的前三类方法都要使用化学计量的手性物质。
虽然在某些情况他们可以回收重新使用。
但试剂价格昂贵不宜使用于生产中等价格的大众化手性药物。
不对称催化法，它具有手性增殖、高对映选择性、经济，易于实现工收化的优点，是最有希望、最有前途的合成手性性药物的方法。
手性药物的发展_何煦昌
综述与专论手性药物的发展何煦昌(中国科学院上海药物研究所,上海200031)摘要 综述了手性药物的认识过程、对映体的药理活性差异及其研究开发。
关键词 手性药物 手性识别 对映选择性1 手性和手性药物手性(chirality )是指一个模型与其镜像非等同,如同正常人的左右手,互为镜像。
本世纪60年代,手性概念进入化学领域,用以阐明分子手性是存在对映异构体的必要和充分条件。
用不对称分子来描述存在对映体的条件并不确切,因为有些分子,如右旋和左旋酒石酸虽互为对映体镜像,它们分子中各自存在着对称中心这种对称因素。
光学活性是手性分子化合物的宏观物理现象。
由于习惯,至今许多人称某一种手性分子为光学活性化合物,也称为对映纯化合物。
手性药物的含义通常指对映纯化合物,与其对映体组成的外消旋体之间作为药物的选择(个别包括非对映异构体),不仅涉及制备和分析对映纯异构体的方法,而且研究对映体之间在药动、药效、毒理以及临床效果上的差异,或者相互作用。
目的是提供更有效、更安全的药物上市。
2 分子手性识别的认识过程本文部分内容曾在1995年11月8日于重庆市召开的全国新药研制研讨会上报告。
分子手性在自然界生命活动中起到极为重要的作用。
甚至可认为人类的生命本身就依赖于手性识别。
人们对L -氨基酸和D -醣类能够消化吸收,其对映体对人类没有营养价值,或有副作用。
手性识别不仅在高、低等动物中存在,在植物中也普遍有此种特性。
早在1886年,科学家已经报道了氨基酸类对映体引起人们味觉感受的差别,人们也能觉察到某些萜类化合物对映体的香味不同,人类的味觉和嗅觉是对对映体之间生理活性差异的最简单且最直接的反应[1]。
上世纪末,德国著名化学家Emil Fischer 观察到酶对底物作用的专一性,提出“锁和钥匙”的理论。
以后Easson 和Stedman 提出对映体与酶“三点作用”的假设,由此而产生不同的生理作用。
1956年Pfeiffer 根据对映体之间药理活性的差异,总结出一条规则: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[2]。
手性药物
手性药物在自然界中，手性分子的存在是非常普遍的，造物主也似乎十分偏爱手性分子。
像我们已知的自然界中所有的天然糖类都是D型，所有的天然氨基酸为R型,蛋白质与DNA的结构都为右螺旋。
因此对于具有旋光性质的手性药物，不同的分子结构也会在生物体内引起不同的分子识别。
很多时候，我们所研制的未经手性拆分的外消旋体药物只有一个异构体有疗效，另一个或者是疗效较弱，或者有其他作用，当然也有可能有极大的副作用。
比如S-氯胺酮（ketamine）的麻醉作用是R-氯胺酮的1/3，但致幻作用较R型强；还有丙氧芬的两个立体异构体：（2R,3S）是镇咳药，（2S,3R）是止痛药。
但遗憾的是，曾经人们并没有意识到这个巨大的问题，因而导致的20世纪50年代沙利度胺致畸的惨痛教训。
研究表明，沙利度胺的(R)-对映体具有缓解孕妇呕吐的镇静作用，但（S）-对映体则有很强烈的致畸作用。
在药物的合成上，不同光学异构体往往是将其看做完全不同的化合物来加以研究，因此做到手性的拆分或者直接催化合成单一的对映体就是世界的药物科学家致力解决的问题。
在研究过程中，William S.Knowles, K.BarryShapless和RyojiNoyori三位化学家做出了卓越的贡献被授予了2001年的诺贝尔化学奖。
William S.Knowles的主要贡献是首次使用被手性膦化物取代的三苯基膦作为不对称氢化催化剂证明了催化不对称反应是可行的，并且成功的利用DiPAMA与Rh配合形成的Rh(DiDOPA)作为催化剂实现了L-DOPA的工业化生产，为帕金森病的治疗提供了巨大的福音。
同时也开创了药物不对称合成的先河。
RyojiNoviri的研究紧随其后，他在1980年就二膦配位体Rh-BINAP的合成进行了论述，并且用于了L-薄荷醇的工业生产，带来了巨大的经济效应。
此外改造的Ru-BINAP适用于更多的具有其他官能团的分子发生氢化反应，异构体率更高，为工业化生产奠定了基础。
药物分子的手性性质与手性识别研究
药物分子的手性性质与手性识别研究手性是指物质结构可分为两种非对称成分，即左旋和右旋体，其镜像形状不可重叠。
在自然界中，许多生物分子具有手性结构，包括药物分子。
药物分子的手性性质对于其生物活性和安全性具有重要影响。
药物的手性识别研究是近年来药物化学领域的重要研究方向，本文将对药物分子的手性性质和手性识别进行深入探讨。
一、药物分子的手性性质药物分子的手性性质是指药物分子存在一个或多个手性中心，从而使得该分子具有左旋和右旋两种不可重叠的异构体。
手性中心是指原子或原子团的排列方式对称性不同，最简单的手性中心是四个不同的基团围绕着一个碳原子排列而成的立体中心。
手性分子具有优势的生物活性和选择性，与对应的惰性对映异构体相比，手性活性物质具有显著的生物活性和不同的选择性。
世界上绝大多数的生物体都是具有手性的，同时机体也有对于手性的选择性。
药物分子的手性性质与手性识别相关，是药物化学研究的重要内容。
二、药物分子的手性识别药物分子的手性识别是指生物体对手性分子的选择性作用。
生物体对于手性的选择性源于其分子结构、酶的立体构型等因素。
手性识别是由分子之间的相互作用所决定的，包括键合作用、静电作用、范德华力、氢键等。
这些相互作用对于药物分子的药理活性、代谢和毒性等起到重要的作用。
不同的手性异构体在生物体内可能通过不同的途径被吸收、代谢和排除，从而导致不同的药效和药物代谢。
药物分子的手性识别不仅在药理学研究中有重要意义，也在制药工艺、临床应用中具有实际应用价值。
手性药物通常具有单一惰性异构体的活性，而惰性对映异构体可能产生不良反应甚至毒性。
通过手性识别的研究，可以制备单一惰性异构体的手性药物，提高药物的疗效和安全性，减少不良反应。
手性识别的研究也可以为药物合理应用提供理论参考，优化合理用药方案。
三、手性识别的方法和研究进展手性识别的方法主要包括合成方法、分离技术、分析方法和计算模拟方法等。
合成方法包括手性拆分、手性合成和手性催化等。
手性与手性药物-文档资料
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（范霍夫）。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 们味觉感受的差别。 1956年Pfeifer（普费费尔）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 光学异构体中，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。
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，如我们吃的糖，无论是甘蔗汁制的， 还是甜菜汁制的，它们的分子都是右旋的．（糖的构 型为D-构型）；人体内，一切氨基酸分子都是左旋 的，传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)，95%以 上都是右旋。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， 而其对映体对人类来说没有营养价值，或副作用。
手性与手性药物
1953年，联邦德国Chemie制药公司研究了一种名为 “沙利度胺” 的新药，该药对孕妇的妊娠呕吐疗效极佳， Chemie公司在1957年将该药以商品名“反应停”正式推向市 场。 两年以后，欧洲的医生开始发现，本地区畸形婴儿的出 生率明显上升，此后又陆续发现12000多名因母亲服用反应停 而导致的海豹婴儿！这一事件成为医学史上的一大悲剧！
手性 “手性”，形象的说，就是手的性质。手具有什么性质 呢？每个人的手都有5个手指，左手右手又不能重叠，左手的 镜影是右手，反之亦然。
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 一模一样，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 手性是三维物体的基本属性。构成生命 体的有机分子绝大多数都是手性分子。同时 生命体系，也具有极强的手性识别能力。
手性、手性分子和手性药物
手性模型
手性介绍
碳原子在形成有机分子的时候，由于相连的4个原子或基团不同， 它会形成两种分子结构。这两种分子从分子的组成形状来看，它 们是两种分子。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， 就像左手和右手那样，称这两种分子具有手性，又叫手性分子。 因此这两种分子互为同分异构体，这种异构的形式称为手性异构， 有R型和S型两类。
手性药物
反应停
在手性药物未被人们认识以前，欧洲一些医生曾给孕妇服用没有经过拆分的消旋体药 物作为镇痛药或止咳药，很多孕妇服用后，生出了无头或缺腿的先天畸形儿，有的胎 儿没有胳膊，手长在肩膀上，模样非常恐怖。仅仅4年时间，世界范围内诞生了1.2万 多名畸形的“海豹婴儿”。这就是被称为“反应停”的惨剧。后来经过研究发现，反 应停的R体有镇静作用，但是S-对映体对胚胎有很强的致畸作用。
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手性的发展
光学活性一词用来解释手性物质与偏振光的相互作用，一 个手性分子的溶液能是偏振光振动平面旋转。这一现象由 让·巴蒂斯特·毕奥于1815年发现，并在制糖工业、分析化 学、制药领域中显示出了重要性。路易斯·巴斯德在1848 年推测出手性现象是源于分子。1961年反应停（沙利度 胺）因为强烈致畸作用而被全面召回，进一强烈致 畸作用2001年威廉·斯坦迪什·诺尔斯、野依良治、巴 里·夏普莱斯因在手性催化方面的贡献共享诺贝尔化学奖。
∙1995年3月，美国《科学》杂志报道在洛杉矶召开的“生物分子手性均一起源”的国 际会议上，与会的物理、化学、天文学家大多数认为，“没有手性就没有生命”， “手性起源先于生命”而不是生命自然选择了手性。
手性原则
2006年6月16日出版的英国《自然》刊发文章称，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。而物质世界 中有活性作用的分子常常是左旋，如左旋糖苷。
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有机化学
——手性分子和手性药物
12应化一班
高钰（120911103）
胡傲（120911106）
文正（120911118）
鲍敏（120911126）
李梦园（120911132）
张艳（120911146）
郑丽（120911150）
手性分子
手性：实物和其镜像不能重叠的现象
手性碳：连有4个不同的原子或基团的碳原子（“*”）手性分子：不能与其镜像重合的分子
如何判断一个分子是否有手性？
●最直接法：画其对映体，看是否重合
●观察有无手性碳：
●若分子中只含有一个手性碳，即为手性分子●若分子中含有2个以上手性碳，视情况分析●观察其结构中是否具有对称因素（对称面、对
称中心及其它对称因素）；一般说来，如果分子既没有对称面有无对称中心，分子就具有手性。
最直接法
两者不能重合，是手性分子
两者能重合，不是手性分子
有手性碳，是手性分子
有手性碳，但不是手性分子
有手性碳（两个及两个以上）的不一定是手性分子
对称性
（一）对称面：假想有一个平面它可以把分子分割成互为镜像的两半，这个平面就叫对称面。
(二）对称中心：在分子中取一点P，画通过P点的任一直线，若在与P点等距离的此直线两端为相同原子（团），则P点即为该分子的对称中心。
（三）对称轴：如果穿过分子画一条直线，分子以它为轴旋转一定角度后，可以获得与原来分子相同的形象，这一直线即为该分子的对称轴。
R/S构型标记法
（一）R/S构型标记法命名规则
1、根据次序规则，排列成序，a>b>c>d;
2、把最小的d基团放在最远，其它三个朝向自己；
3、观察a b c顺序,若呈顺时针为R-构型；呈逆时针为S-构型。
（二）由费歇尔投影式确定R/S构型的方法
优先顺序：a>b>c>d 优先顺序：a>b>c>d
1、确定C*abcd分子，优先顺序a>b>c>d;
2、若最小基d在垂直方向，a b c顺时针时为R 构型；反之，为S构型。
3、若最小基d在水平方向，a b c顺时针时为S构型；反之，为R构型。
D/L构型表示法
CHO
CH2OH
H OH
(+)
D-glyceraldehyde
CHO
CH2OH
H
HO
(-)
L-glyceraldehyde
由于D/L构型表示法与表示旋光方向的d和l容易混淆，且意义不甚明确，目前多限于糖和氨基酸的立体化学命名。
手性药物
Chiral Drugs
手性分子的获得：
●自然界：糖类、氨基酸、生物碱、甾体化合物等；
●不对称有机合成反应;
●外消旋体的拆分：
化学拆分法，色谱拆分法，结晶拆分法，微生物拆分法
胺
沙利度胺的两个对映体只有R具有缓解妊娠反应作用，而S是一种强力致畸剂。