分子的手性與旋光異構(gòu)課件分子的手性旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)體的性質(zhì)旋光異構(gòu)體的合成與分離旋光異構(gòu)體在藥物研發(fā)中的應(yīng)用contents目錄01分子的手性手性是指一個物體不能與其鏡像相重合的特性。在化學(xué)中，手性描述的是分子與其鏡像不重合的現(xiàn)象。這一特性源于分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱性破缺。手性是普遍存在的，不僅存在于有機分子中，也存在于無機物、蛋白質(zhì)和生物大分子中。手性的定義在自然界的許多化合物中，手性是普遍存在的，如糖、蛋白質(zhì)和氨基酸等。手性來源還包括分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱性破缺，如碳原子四個取代基不完全相同，導(dǎo)致分子無法與其鏡像重合。手性主要來源于分子中碳原子的四個取代基不完全相同或分子結(jié)構(gòu)中存在手性軸、手性中心或手性面。手性的來源根據(jù)手性中心數(shù)目，手性分子可分為單手性分子和雙手性分子。根據(jù)手性軸數(shù)目，手性分子可分為具有一個手性軸的分子和具有多個手性軸的分子。根據(jù)手性面的數(shù)目，手性分子可分為具有一個手性面的分子和具有多個手性面的分子。手性分子的分類02旋光異構(gòu)法國科學(xué)家Pasteur在研究酒石酸的旋光性時，發(fā)現(xiàn)了旋光現(xiàn)象。19世紀(jì)中葉科學(xué)家證實旋光性是由于分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)不對稱導(dǎo)致。19世紀(jì)末旋光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)根據(jù)旋光方向，旋光異構(gòu)體可分為左旋體和右旋體。左旋體和右旋體D型和L型對映體和非對映體根據(jù)與甘油醛的相對構(gòu)型，旋光異構(gòu)體可分為D型和L型。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)是否具有鏡面對稱性，旋光異構(gòu)體可分為對映體和非對映體。030201旋光異構(gòu)體的分類用于測量物質(zhì)旋光度的儀器，通過測量偏轉(zhuǎn)角度來計算旋光度。旋光儀將待測物質(zhì)溶解在合適的溶劑中，置于旋光儀的樣品管中，調(diào)整光源、鏡面和檢測器位置，啟動儀器進(jìn)行測量。實驗操作根據(jù)測量得到的旋光度值，結(jié)合物質(zhì)的濃度和波長等因素，可以推斷物質(zhì)的旋光異構(gòu)類型和含量。結(jié)果分析旋光度的測量03旋光異構(gòu)體的性質(zhì)旋光異構(gòu)體表現(xiàn)出不同的旋光性，即它們能使得通過它們的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一性質(zhì)是由于分子結(jié)構(gòu)的不對稱性引起的。由于分子結(jié)構(gòu)的差異，旋光異構(gòu)體可能有不同的沸點、熔點和溶解度。旋光異構(gòu)體的物理性質(zhì)沸點、熔點和溶解度光學(xué)活性在相同的化學(xué)反應(yīng)條件下，不同旋光異構(gòu)體的反應(yīng)速率可能不同。反應(yīng)速率在某些化學(xué)反應(yīng)中，一種旋光異構(gòu)體可能比另一種更傾向于形成，導(dǎo)致產(chǎn)物選擇性。產(chǎn)物選擇性旋光異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)藥理活性許多藥物具有手性，其中一種旋光異構(gòu)體可能具有治療作用，而另一種可能具有副作用。了解和控制藥物的旋光異構(gòu)體對于藥物設(shè)計和開發(fā)至關(guān)重要。代謝和排泄旋光異構(gòu)體在生物體內(nèi)的代謝和排泄速度可能不同，這影響了藥物的療效和副作用。旋光異構(gòu)體的生物活性04旋光異構(gòu)體的合成與分離天然產(chǎn)物旋光異構(gòu)體的合成通常依賴于生物酶的作用，通過生物發(fā)酵、植物提取等方式獲得。在天然產(chǎn)物的旋光異構(gòu)體合成過程中，生物酶起到了關(guān)鍵作用。這些酶能夠催化特定的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致分子中的手性中心產(chǎn)生不同的旋光性。通過控制生物發(fā)酵或植物提取的條件，可以獲得不同比例的旋光異構(gòu)體。天然產(chǎn)物的旋光異構(gòu)體合成非天然旋光異構(gòu)體的合成通常采用化學(xué)合成的方法，通過手性源、手性輔助劑或手性催化劑來控制反應(yīng)的立體化學(xué)。在非天然旋光異構(gòu)體的合成中，化學(xué)合成方法是最常用的手段。通過在手性源、手性輔助劑或手性催化劑的作用下，可以控制反應(yīng)的立體化學(xué)，從而得到所需的手性產(chǎn)物。這些手性源、手性輔助劑或手性催化劑可以是天然產(chǎn)物，也可以是人工合成的物質(zhì)。非天然旋光異構(gòu)體的合成VS旋光異構(gòu)體的分離與純化是利用物質(zhì)的旋光性質(zhì)差異，采用物理、化學(xué)或生物的方法進(jìn)行分離。旋光異構(gòu)體的分離與純化是實現(xiàn)旋光異構(gòu)體商業(yè)化的關(guān)鍵步驟。根據(jù)不同旋光異構(gòu)體的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，可以采用色譜技術(shù)、結(jié)晶、蒸餾等方法進(jìn)行分離。對于難以分離的旋光異構(gòu)體，還可以采用生物酶的選擇性催化水解或轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行分離純化。旋光異構(gòu)體的分離與純化05旋光異構(gòu)體在藥物研發(fā)中的應(yīng)用

手性藥物的藥理作用立體選擇性手性藥物在體內(nèi)的作用過程中，往往只對一種手性對映體產(chǎn)生作用，而對另一種對映體無作用或作用較小。藥效增強某些手性藥物在體內(nèi)可以產(chǎn)生比單一對映體更強的藥效。降低副作用通過選擇性作用機制，手性藥物可以減少對其他生理過程的干擾，從而降低副作用。代謝選擇性手性藥物在體內(nèi)的代謝過程中，往往只有一種對映體會被代謝，而另一種對映體則不被代謝或代謝較少。受體選擇性手性藥物與受體結(jié)合時，往往只與一種對映體結(jié)合，而對另一種對映體結(jié)合較弱或根本不結(jié)合。排泄選擇性手性藥物在體內(nèi)的排泄過程中，往往只有一種對映體會被排泄，而另一種對映體則不被排泄或排泄較少。手性藥物的選擇性作用機制通過化學(xué)合成、生物合成等方法制備手性藥物。合成方法