手性與手性藥物化學所公眾開放日化學改善生存環境中國科學院化學研究所分子識別與選擇性合成室9月17日范青華手性是自然界的基本屬性宇宙是非對稱的，假如把構成太陽系的所有物體置于一面跟伴隨它們的鏡子面前，鏡子中的影像不能和實體重疊?！煞菍ΨQ作用所主宰。我能預見，所有生物物種在其構造上、在其外部形態上，究其本源都是宇宙非對稱性的產物。LouisPasteur法國化學家巴斯頓手性(chirality)這個詞來源于希臘字“手”(cheir)。

手是手性的—右手與左手成鏡像。手性是三維物體的基本屬性。假如一種物體不能與其鏡像重疊，該物體就稱為手性物體。手性從天文學到地球科學，從化學到生物學，幾乎到處均有手性顯身影。太陽系的所有天體（包括小行星）都是按照右旋方向旋轉的，稱為右手定則。8月發生于大西洋的阿爾貝托颶風，其螺旋具有手性特性。在植物學中，手性也是一種重要的形態特性。絕大部分攀緣植物是沿著主干往右纏繞的，但也有少部分是往左纏繞的，如香忍冬。左手性紫藤右手性多花紫藤長瓣兜蘭：花兩側長瓣的螺旋是左右對稱的，右側是左旋，左側是右旋6月13日，英國《自然》周刊刊登加拿大科學家杰森（L.Jesson）和巴雷特（S.Barrett）研究某植物花柱手性的論文，指出兩個等位基因中的一種控制花柱的左右，其中向右是顯性的。在平面上，直線運動和旋轉運動相結合就產生螺旋線，而在空間就產生螺旋面。螺旋線和螺旋面不存在雙側對稱，它們旋轉的方向不是往左就是向右。在貝類中較普遍的方向是往右旋轉，但也有些種類的貝殼，如大西洋海邊熠熠發光的海螺一般是往左旋轉。有機分子中的碳原子假如連有四個不一樣的原子（或基團），由于具有不一樣的空間排列形式，存在一對立體異構體，稱為鏡像異構體。就象左手和右手同樣，看起來相似，但不能重疊，稱為有機分子的手性。

(-)-乳酸 (R)

(+)-乳酸(S)有機手性分子有機分子手征性的發現1848年，法國化學家巴斯頓（L.Pasteur,1822～1895）發現酒石酸兩種不一樣的存在形式： 左旋酒石酸 右旋酒石酸圖：巴斯頓把酒石酸晶體分開成兩個鏡像異構體手性與生命現象：氨基酸、糖、蛋白質、DNA都是手性的；手性與人類健康：“反應?！笔录cFDA手性藥物指導原則，藥物中近50%具有手性，開發中的有2/3以上是手性的；手性與環境：手性技術與手性產品符合綠色化學原則；手性與材料和信息科學：手性液晶顯示、手性傳感、手性分離等；手性技術與國民經濟：巨大的手性藥物和手性化學品市場，>1600億美元，估計>億美元。國內手性化學品、手性藥物及原料藥銷售額估計在200億，僅占醫藥工業銷售額2751億的10%左右。手性技術壁壘：手性藥物安全規則與加入WTO后手性技術的知識產權問題。手性(Chirality)的重要性DNA在生命的產生、演變、進化這樣漫長的過程中，自然界造就了許多分子，手性分子占去了很大的比例。構成蛋白質的氨基酸都是L型氨基酸，多糖和核酸的單糖是D型糖。人們甚至發現，1969年墜落在澳大利亞默奇森的隕石中的氨基酸也重要是L型的。生物分子手性同一性有人將上述現象歸之于對稱性自發破缺，并比方為薩拉姆(AbdusSalam,1979年諾貝爾物理獎獲得者)設宴請客。吃飯前，服務員將餐具布置于圓桌，各碟子間和相鄰碟子間的筷子都嚴格等距離。入席時客人坐在碟子后，距兩邊筷子等距。假定所有客人無偏愛某只手拿筷子的習慣，因此未開桌前該圓桌體系是左右對稱的。忽然某人先拿起左(或右)邊筷子，成果左右對稱性打破了。這一過程迅速影響全桌，最終人人都拿左(或右)邊筷子，成果左右對稱性打破了。自發對稱性破缺具有隨機性，無法解釋地球上各個蛋白質和核酸都具有同一手性的事實。看來必須存在一種不對稱驅動力，才有也許處理這一難題。手性的來源：薩拉姆規則在農藥使用上，手性農藥的使用可以到達減少劑量，提高藥效的作用；并且減少不良和無效對映體的也許導致的環境污染。如除草劑Metolachlor以消旋體的形式問世以來，每年以2萬多噸的產量投放市場，1997年后以手性的替代消旋體，使用量減少了40％，這相稱于每年少向環境中排放8千多噸化學物質。手性與環境：手性技術與手性產品符合綠色化學原則反應停:五十年恩怨(R)-thalidomide(S)-thalidomide手性與人類健康:“反應?！北瘎∩忱劝返腟-異構體可導致嚴重的致畸性1957年～1962年，導致數萬名嬰兒嚴重畸形。

深入研究表明，其致畸作用是由沙利度胺其中的一種異構體（S-異構體）引起的，而R-構型雖然大劑量使用，也不會引起致畸作用。圖：沙利度胺的另一種對映體可導致嚴重的致畸性。雖然產生這種手性確實切機理、來源和過程仍是科學上的未解之謎，但有一點是明確的：這些分子的作用以至于生命過程均與手性有關。對映體的不一樣生理性質是由于它們的分子的立體構造在生物體內引起不一樣的分子識別導致的這個現象稱為“手性識別”。這種識別可比方為手與手套的關系，右手能套進右手套，而左手就套不進右手套。手套與左右手的互相關系手性識別“苦”“甜”嚴格地來說，手性藥物是指藥物的分子構造中存在手性原因而言。但一般，手性藥物是指由具有藥理活性的手性化合物構成的藥物，其中只具有效對映體或者以具有效的對映體為主。手性藥物手性與手性藥物化合物的活性關系一對對映體中的兩個化合物均有等同的或近乎等同的定性和定量的藥理活性；只有一種對映體具有所規定的藥理活性，而另一種對映體則沒有明顯的藥理作用；多種對映體具有定量上不一樣的活性;兩種對映體具有定量上等同，但定性上不一樣的活性。 在許多狀況下，化合物的一對對映體在生物體內的藥理活性、代謝過程、代謝速率及毒性等存在明顯的差異。這就也許存在四種不一樣的狀況：?世界手性藥物銷售以每年15%以上的速度增長手性技術與國民經濟：巨大的手性藥物市場獲得手性化合物的不一樣途徑拆分和或或手性池前手性化合物天然手性化合物消旋化合物催化不對稱合成諾貝爾化學獎授予了美國化學家諾爾斯(W.S.knowles)、日本化學家野依良治(R.Noyori)和美國化學家夏普雷斯(K.B.Sharpless)，以表揚他們在手性催化氫化反應和手性催化氧化反應研究方面做出的卓越奉獻。瑞典皇家科學院指出：“這三位科學家的發現對科學研究以及新藥、新材料的發展產生了極大的影響，并已在許多藥物和其他生理活性化合物的商業合成上得到了廣泛的應用?！边@三位科學家獲獎的意義還在于：他們的發明協助人們在認識和改造世界中建立了信心，提供了一種有力的工具，即可以通過手性催化反應得到“手性”產物。孟山都企業的L-多巴生產工藝第一例工業化成功的催化不對稱反應（1970’S）治療帕金森病(S)-Metolachlor(Novatis,1996)不對稱合成最大的工業化例子（>10,000噸/年）material amountMEA-imine 10,000Kg [Ir(COD)Cl2]2

34gLigand 68gNaI 92gH2SO4 250gH.U.Blaser,ASC,344,17除草劑不對稱催化在精細化工品生產中的應用Productionprocesses: Pharma(generics,NCE) 7 Agro 2 Flavors&fragrances 2 Intermediates(PH,other) 2 Chiralbuildingblocks 2H.U.Blaser,F.Spindler,M.Studer,AppliedCatalysis:AGeneral221()119.成功工業化的不對稱催化反應體系屈指可數！手性金屬配合物催化不對稱反應示意圖九寨風光水相不對稱催化反應生物催化反應酶催化樹狀分子酶Dendrizyme外層區內層區核心在推感人類文明和社會進步方面，化學在歷史上功不可沒，在此后仍將起作不可替代的作