有机分子的手性识别与拆分
手性分子的拆分技术
手性分子的拆分技术 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-手性分子的拆分技术郝婷玉 57 15级材料工程摘要：对外消旋体实施拆分是获得手性物质的重要途径。
本文综述了外消旋体的拆分方法，主要有直接结晶拆分法、化学拆分法、动力学拆分法、色谱拆分法( 含毛细管电泳法) 和手性膜拆分法等五大类。
其中, 包括目前作为手性拆分主要方法的色谱技术在内的前 4 类方法, 由于批处理能力小、工业放大成本高 ,不适合大规模生产 ; 相反,膜分离技术具有能耗低、易于连续操作等优点 ,被普遍认为是进行大规模手性拆分非常有潜力的方法之一,具有良好的应用前景。
关键词：手性分子；拆分；对映体；外消旋化合物手性是自然界存在的一种普遍现象, 在药物化学领域尤为突出 ,已知药物中有30 %～ 40 %是手性的。
手性是生物体系的一个基本特征, 很多内源性大分子物质,如酶、蛋白、核酸、糖, 以及各种载体、受体等都具有手性特征。
此外，手性还在医药、食品添加剂、杀虫剂、昆虫性信息素、香料和材料等领域有着深刻影响。
特别是在医药行业，手性药物对映体通过与体内大分子的立体选择性结合, 产生不同的吸收、分布、代谢和排泄过程, 可能具有不同的药理毒理作用。
随着医药行业对手性单体需求量的增加和对药理的探究，如何获得高纯度手性单体已成为一个令人困扰的问题。
因此 ,手性药物的分离分析就显得尤为重要。
随着对手性分子认识的不断深入，人们对单一手性物质的需求量越来越大，对其纯度的要求也越来越高。
单一手性物质的获得方法大致有以下三种：（1）手性源合成法：是以手性物质为原料合成其它手性化合物，这是最常用的方法。
但由于天然手性物质的种类有限，要合成多种多样的目的产物会遇到很大困难，而且合成路线步骤繁多，也使得产物成本十分高昂。
（2）不对称合成法：是在催化剂或酶的作用下合成得到过量的单一对映体化合物的方法。
手性拆分
CDR法优缺点
♦ 优点： ♦ 衍生化后可用通用的非手性柱分离，而且
可选择衍生化试剂引人发色团提高检测灵 敏度。 ♦ 缺点： ♦ 操作复杂、易消旋化，对衍生化试剂要求 高（应具有较高的光学纯度），衍生化反 应速率重现性较差。
Thank you!
♦ 4、电荷转移型固定相 ♦ 是指分子中具有吸电子基团（如硝基）或斥电子
基团（如氨基、烷基、烷氧基、萘环）并且能够 与对映体发生电荷转移作用而达到拆分目的的一 类手性固定相。Pirkle 型手性固定相是目前使用 量大、适用面广一类CSP。 ♦ π-碱型（有斥电子取代基）Pirkle 型手性固定相： 拆分大量π-酸的胺、氨基酸、亚砜类等对映体。 ♦ π-酸型（有吸电子取代基）Pirkle 型手性固定相： 拆分多种带烷基、醚基、氨基取代的芳香环类对 映体。
♦ 1、环糊精(CD) ♦ C D分子呈笼型结构，向内的a-1,4一糖苷键使得
腔内的电子云密度高，具有疏水性，而腔外具有 亲水性。此外，CD分子上的2,3,6位经基由于具有 不同的反应活性，可对其进行选择性修饰，制备 成不同性能的手性选择剂。 ♦ CD的手性识别主要来自环内腔对芳烃或脂肪烃侧 CD的手性识别主要来自环内腔对芳烃或脂肪烃侧 链的包容作用及环外壳上的羟基与药物对映体发 生氢键作用。 生氢键作用。
♦ 2、冠醚 ♦ 冠醚属大环聚醚类物质，分子结构为中间是空穴
的平面结构，因此分离对映体的机制与CD相似。 ♦ 这类化合物中18-冠-6-四羧酸(18C6H4)含有6个通 过乙烯桥结合的氧原子，手性识别是通过4个垂直 于平面的碳基实现的，18C6H4的环型空腔通过氢 键等作用，能够与铵离子及伯胺离子形成包合物 因此可分离氨基酸、多巴胺、二肽和三肽等多种 含氨基的对映体
三、CDR
有机化学基础知识点整理手性化合物的分类和性质
有机化学基础知识点整理手性化合物的分类和性质有机化学基础知识点整理：手性化合物的分类和性质手性化合物是有机化学中非常重要的概念，它们的存在使得有机化学具备了丰富的多样性。
本文将对手性化合物的分类和性质进行整理和探讨。
一、手性化合物的分类手性化合物可以根据其分子结构的对称性和手性中心的数量进行分类。
1. 根据对称性分类根据分子结构的对称性，手性化合物可分为两类：对映体和顺映体。
对映体是指具有对称结构的化合物，其分子可以通过旋转而重叠成为一致的结构。
而顺映体则是对映体的非对称异构体，其分子在空间中是镜像对称的。
2. 根据手性中心的数量分类手性中心是指具有四个不同取代基围绕其空间位置排列的原子或原子团。
根据手性中心的数量，手性化合物可分为单手性化合物和多手性化合物。
单手性化合物只有一个手性中心，而多手性化合物则有多个手性中心。
二、手性化合物的性质手性化合物具有许多特殊的性质，这些性质使得它们在化学和生物学等领域中具有重要的应用价值。
1. 光学活性性质对映体的存在使得手性化合物具有光学活性。
光学活性是指手性化合物对极化光的旋光性质。
具体而言，对映体能够使极化光发生旋光现象，分别称为左旋光和右旋光。
左旋光的对映体可被表示为（-），右旋光的对映体可被表示为（+）。
2. 对映体的不可互变性对映体是空间中的镜像对称体，它们在外部条件相同的情况下，具有许多相似的化学和物理性质。
然而，由于它们的镜像对称性不同，对映体之间无法通过旋转和平移相互重合，这种不可互变性导致了对映体的独特性。
3. 对映体的手性识别手性化合物与手性环境之间存在一种特殊的相互作用，这种作用被称为手性识别。
手性识别是指由于手性的存在而使得手性化合物在与手性环境接触时发生非对称的相互作用，从而导致各自性质的差异。
4. 手性化合物的生物活性手性化合物在生物体内的相互作用和代谢过程中具有重要的影响。
许多药物和生物分子都是手性化合物，它们的不同对映体表现出不同的生物活性和药效。
手性化合物酶法拆分
1、氨基酸
非天然氨 基酸化学合成法外消旋体酶法拆分
对映体
多数氨基酸不易用化学法拆分，而酶法拆分比较有效。
例如： D-苯基甘氨酸是制备抗菌素类药物的重要中间体， 它由化学合成法制备得到外消旋体，利用氨肽酶成功 地进行了拆分［1］ 。
CH3 H 2N H OH
D, L-苯基甘氨酸 (PG) O (CH3C)2—O
参考文献
实例
Dunsmore等人［9］为此创 立了一种实用的去消旋过 程制备手性胺，使用一种 具有光学选择性的胺环氧 化酶和一个无选择性的化 学还原试剂(如氨水—硼 烷)。酶只氧化(S)—对映 体为亚胺，后者可以被还 原为外消旋胺．这样重复 操作，最终可以获得(R) —对映体，产率和对映体 过剩值都很高。
自然界里有很多手性化合物，因其所具有的特 殊性质和非凡功能，不仅在药物中，而且在农药， 香料，食品添加剂和昆虫信息素等领域均获得了广 泛的应用。 对于手性药物，其构型不 同它们的生理活性和毒性 也不同。
实例
手性问题的重要性！
图 1 对 映 体 的 不 同 生 理 活 性
沙利度胺（Thalidomide） --------天使还是魔鬼？
2、对映异构体
彼此成镜像关系，又不能重合的一对立体异构体互为对 映体。手性分子一定存在对映异构体。
3、外消旋体
一对对映体的等量混合物。它由旋光方向相反、旋光能 力相同的分子等量混合而成，其旋光性因这些分子间的 作用而相互抵消，因而是不旋光的。外消旋体通常用(±) 或 dl 表示。 当一个手性化合物进入生命体时， 它的两个对映异 构体通常会表现出不同的生物活性。（图1）
L-氨肽酶
D, L-PG H2SO4 / 加热 (外消旋化) L-PG
手性拆分
手性是自然界的一种普遍现象，构成生物体的基本物质如氨基酸、糖类等都是手性分子。
手性异构体(对映体)在药物中占有很大的比例，据统计，已知药物中约有30%~40%是手性的［1］。
经由化学合成得到的药物往往是对映体，不是单一的光学异构体。
虽然其物理化学性质基本相同，但是由于药物分子所作用的受体或靶位是氨基酸、核苷、膜等组成的手性蛋白质和核酸大分子等，它们对与其结合的药物分子的空间立体构型有一定的要求，因此，对映体药物在体内往往呈现很大的药效学、药动学等方面的差异(图1)。
鉴于此，美国食品医药管理局(FAD)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［2］，欧共体也采取了相应措施，因此手性拆分已成为药理学研究和制药工业日益迫切的课题。
利用化学拆分法、超临界流体色谱法、膜法、酶法以及模拟流动床法分离药物对映体，已成为新药研究和分析化学的领域之一。
本文综述了近几年来利用上述方法拆分手性异构体研究的新进展。
1 化学法 化学拆分法是广泛使用的一种方法，经典的化学拆分是利用手性试剂与外消旋体反应，生成两个非对映异构体，再利用其物理性质的差异将其拆分。
但此类方法存在收率较低、拆分剂消耗大及在拆分的化合物类型上受到限制等缺点。
近几年来，随着主客体化学的深入研究而发展起来的包结拆分(inclusion resolution)由于其拆分效率高、操作简单及适用条件广泛等优点而受到重视。
包结拆分的基本原理是：手性主体化合物通过氢键及分子间的次级作用，选择地与客体分子中一个对映体形成稳定的包结络合物析出来，从而实现对映体的分离，如图2所示［3］。
由于包结拆分中主体分子与客体分子间不发生任何化学反应，只是通过分子间作用力来实现拆分，因而很容易地通过如柱、溶剂交换以及逐级蒸馏等手段与客体分离和可循环使用［4］。
甾类化合物是最优良的包结主体之一，因为其化学结构中富含多种功能基且刚性很强，其中胆汁酸类衍生物(图3)广泛地应用于手性醇、酮及手性亚砜类化合物的拆分。
有机化学基础知识点手性识别与手性催化剂
有机化学基础知识点手性识别与手性催化剂有机化学基础知识点：手性识别与手性催化剂在有机化学领域，手性（chirality）是一个极为重要的概念。
手性分子是非对称的分子，它们存在两种互为镜像的异构体，即左手和右手，被称为对映体。
这两种对映体具有相同的化学式，但却不能通过旋转或平移相互重叠。
因此，手性对于有机分子的性质和反应具有重要影响。
本文将深入探讨有机化学中的手性识别和手性催化剂，以及它们的应用。
**手性的基本概念**手性是由于分子内部的不对称性而产生的。
最常见的手性分子包括氨基酸、葡萄糖和脱氧核糖。
这些分子具有手性中心，也称为不对称碳原子，其四个取代基围绕着碳原子排列不同，形成两种不同的立体异构体。
手性分子的两种对映体，被称为R型和S型，可以通过CIP规则（Cahn-Ingold-Prelog规则）进行命名。
这些规则基于对手性中心周围的取代基进行优先级排序，从而确定对映体的名字。
**手性识别**手性识别是指分辨和区分手性分子的过程。
这一领域的研究在许多领域中都具有重要应用，包括制药、化学工业和生物学。
以下是一些常见的手性识别方法：1. **手性色谱分析**：手性分子可以通过手性色谱分析分离。
这种分析方法利用手性固定相和手性分子之间的相互作用，以区分对映体。
2. **核磁共振（NMR）**：在核磁共振光谱中，手性分子的对映体通常会显示出不同的峰值。
这可以帮助确定化合物的手性性质。
3. **偏振光**：手性分子会旋转偏振光的平面，这种现象被称为旋光性。
测量旋光性可以用于手性分子的识别。
**手性催化剂**手性催化剂是具有手性性质的化合物，用于催化手性选择性反应。
它们在有机合成中具有重要应用，尤其是合成手性药物和精细化工产品。
以下是一些常见的手性催化剂：1. **手性配体**：手性配体是与过渡金属配合并形成手性催化剂的关键组成部分。
它们可以控制反应的手性选择性，使合成更具效率。
2. **不对称合成催化**：手性催化剂广泛用于不对称合成反应，例如不对称氢化、不对称氧化和不对称还原。
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成有机化学基础知识点：手性化合物的分离与合成手性化合物在有机化学领域中扮演着重要的角色，它们具有两种非对称的镜像异构体，即左旋和右旋。
手性化合物的分离与合成是有机化学中的一项重要技术和研究内容。
本文将探讨手性化合物的分离与合成的基础知识点。
一、手性化合物的分离方法1. 基于手性配体的手性柱层析法手性柱层析法是一种基于手性配体与目标分子之间的亲和性进行分离的方法。
通过选择适当的手性配体，可以实现对手性化合物的分离纯化。
例如，利用氨基酸衍生物作为手性配体，可以成功地分离出手性氨基酸和手性药物等。
2. 经典拆分结晶法经典拆分结晶法是一种通过晶体生长的方式分离手性化合物的方法。
通过合适的溶剂和配体选择，可以在晶体生长过程中实现手性化合物的拆分和纯化。
这种方法适用于一些具有较高拆分度的手性化合物。
3. 手性萃取法手性萃取法是一种利用手性选择性较大的手性萃取剂对手性化合物进行分离的方法。
通常通过控制温度、pH值和萃取剂浓度等条件，实现对手性化合物的选择性萃取。
手性萃取法在手性酮、手性醇以及手性药物等的分离中得到了广泛应用。
二、手性化合物的合成方法1. 左旋-右旋互换法左旋-右旋互换法是一种将一种手性化合物转化为其对映异构体的方法。
通常可通过二氧化硫气体的作用，将左旋手性化合物转化为右旋手性化合物，或者通过酸碱反应进行互换。
这种方法在手性药物和手性农药的合成中得到了广泛应用。
2. 手性催化剂的应用手性催化剂是一种能够选择性地促使手性化合物发生反应的催化剂。
通过催化剂的选择，可以实现手性化合物的不对称合成。
例如，手性金属配合物催化剂在不对称氢化和不对称还原反应中起到了关键作用。
3. 有机合成中的修饰法有机合成中的修饰法是一种通过对已有手性分子进行化学修饰，合成新的手性分子的方法。
通过对已有手性分子的保留或改变官能团，可以得到一系列具有不同手性的化合物。
这种方法在新药开发和杂环合成中得到了广泛应用。
酶法拆分手性化合物 -
酶法拆分的技术归纳及运用
1、动力学拆分
1858年，Pasteur发现用灰绿青青酶发酵消旋酒石酸铵 时，右旋对映体的代谢要比左旋体快，并以此进行分离得 到光学活性的非天然的左旋酒石酸铵。这是化学史上的第 一个动力学拆分的例子。
原理：外消旋混合物中的各组分和酶以不同速率进行反
应，因此通过选择酶的种类和控制反应进程可以使其中的 一种对映体转化成产物，而另一种对映异构体则不发生反 应，从而达到分离的目的。
酶法拆分的技术归纳及运用
4、非水溶剂下酶法拆分
酶催化水解反应是应用最广的一项技术, 它的缺点是溶 液较稀且存在酶的回收问题. Zaks等人研究了酶在有机介 质中的催化条件和特点, 从而改变了以往认为酶只催化水 溶液中反应的传统观念。 目前关于水解酶的研究较多, 而研究水解酶在有机溶剂 中的应用有一定的应用价值. 利用这种方法不仅能合成酯 和氨基化合物, 而且还能将不溶性的酶从反应混合物中过 滤出来而回收, 因而酶的酰基化比水解反应有效。
酶法拆分的技术归纳及运用
例如： 酰基化供体主要应用在醇、胺和酸的动力学拆分 上, VA( vinyl acetate)就是一种常用的酰基化试剂。
总结
过去的几年里, 酶已在许多手性化合物的拆分 中得到了应用, 但对于已知的2 000 多种酶的总体 而言, 这些酶中只有极少数(其中大部分是水解酶) 被用于手性化合物的拆分, 随着蛋白质工程和工业 微生物的不断发展, 相信在不久的将来, 更为廉价 的、稳定的、适用于多种基质和高度选择性的酶 的不断开发, 会使酶在手性化合物的拆分中的应用 变得更为广阔。
LOGO
酶法拆分手性化合物
内容提要
一 二 三 四 五 背景简介 手性化合物制备方法 酶法拆分手性化合物 酶法拆分的技术归纳及运用 总结
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有机分子的手性识别与拆分
手性，作为一个物理学概念，意味着物体的镜像形式是不可重合的。
在有机化学领域，手性是指分子的结构与它的镜像完全不同，就像左右手一样。
尽管两个手在外形上非常相似，但无论如何也无法完全重合。
有机分子的手性识别与拆分是一项极其重要的研究领域，对于药物研发、催化剂设计和材料科学都具有重要意义。
手性分子在化学和生物学中普遍存在。
例如，大多数药物都是立体异构体，其中一种立体异构体具有治疗效果，而另一种则可能是毒性物质。
这就需要我们通过手性识别和拆分技术，能够有效地分离和获取目标手性分子。
此外，手性分子还存在于天然产物中，如植物油、氨基酸和糖类等。
对于这些天然产物的研究，了解其手性构型能够帮助我们更好地理解生命的本质。
手性识别是指通过某种方法，能够准确地分辨出手性分子中的手性构型。
常见的手性识别方法包括手性分析仪器、手性色谱技术和手性化合物的化学反应等。
其中，手性分析仪器如手性色谱质谱联用等，能够通过测量样品在手性分析仪器上的信号差异，来确定其手性构型。
手性识别的另一种方法是利用手性配体和手性催化剂。
手性配体是一类具有手性的有机化合物，能够与手性分子特异性地发生相互作用，从而达到分离手性分子的目的。
手性催化剂是一类具有手性的催化剂，可以选择性地催化手性分子之间的反应，从而使手性分子发生转化。
通过这些手性配体和手性催化剂，我们能够在实验室中有效地进行手性识别和拆分。
手性拆分即指将手性分子中的手性构型分离出来。
手性拆分的方法多样，可以利用化学反应、晶体学、肽酸衍生物、纳米技术等。
其中，化学反应方法是最常用的手性拆分方法之一。
通过对手性分子进行适宜的反应条件，使其中一个手性构型发生反应而另一个手性构型保持不变，从而实现手性分子的拆分。
此外，晶体学技术也是一种常用的手性拆分方法。
通过制备手性分子的单晶，通过晶体学的手段确定其手性构型，从而实现手性分子的拆分。
手性识别与拆分的研究不仅仅具有理论意义，更对应用性的领域有着重要作用。
以医药领域为例，手性药物的合成和制备手段，直接关系到药物的疗效和安全性。
对于手性药物，正确分辨其手性构型，并且制备纯度高的手性药物，能够达到最好的治疗效果，并减少不必要的副作用。
此外，手性分子的拆分和纯化对于研发新型材料、合成高纯度的氨基酸或肽链等方面也具有重要意义。
总之，有机分子的手性识别与拆分是一项具有重要意义的研究领域。
通过手性
识别和拆分技术，我们能够准确地分辨和分离手性分子中的手性构型。
这对于药物研发、催化剂设计和材料科学等领域都有着重要的作用。
在未来的研究中，我们有望进一步深化对于手性分子的理解，并开发出更加高效和精确的手性识别与拆分技术。