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有机化学-手性分子

有机化学-手性分子
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手性药物

我报告的题目是手性技术与手性药物。 首先让我和大家一起来回忆一下药物给人类带来空前灾难的反应停事件。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。 后来研究发现,反应停是一种手性药物,是由分子组成完全相同仅立体结构不同的左旋体和右旋体混合组成的,其中右旋体是很好的镇静剂,而左旋体则有强烈的致畸作用。 到底什么是手性药物?用什么技术或方法能够分别获得左旋体和右旋体来进行研究和安全有效地使用呢? 这就是今天我要报告的主题——手性技术和手性药物。 要阐明这一主题,首先我们要认识什么是手性药物。手性药物分子有一个共同的特点就是存在着互为实物和镜像关系两个立体异构体,一个叫左旋体,另一个叫右旋体。就好比人的左手和右手,相似而不相同,不能叠合。 目前临床上常用的1850多种药物中有1045多种是手性药物,高达62%。像大家所熟知的紫杉醇、青蒿素、沙丁胺醇和萘普生都是手性药物。 手性是宇宙的普遍特征。早在一百多年前,著名的微生物学家和化学家巴斯德就英明地预见“宇宙是非对称的……,所有生物体在其结构和外部形态上,究其本源都是宇宙非对称性的产物”。 因此,科学家推断,由于长期宇宙作用力的不对称性,使生物体中蕴藏着大量手性分子,如氨基酸、糖、DNA和蛋白质等。绝大多数的昆虫信息素都是手性分子,人们利用它来诱杀害虫。很多农药也是手性分子,比如除草剂Metolachlor,其左旋体具有非常高的除草性能,而右旋体不仅没有除草作用,而且具有致突变作用,每年有2000多万吨投放市场,其中1000多万吨是环境污染物。Metolachlor自1997年起以单旋体上市,10年间少向环境投放约1亿吨化学废物。研究还发现,单旋体手性材料可以作为隐形材料用于军事领域。 左旋体和右旋体在生物体内的作用为什么有这么大的差别呢?由于生物体内的酶和受体都是手性的,它们对药物具有精确的手性识别能力,只有匹配时才能发挥药效,误配就不能产生预期药效。正如“一把钥匙开一把锁!”因此,1992年美国FDA规定,新的手性药物上市之前必须分别对左旋体和右旋体进行药效和毒性试验,否则不允许上市。2006年1月,我国SFDA也出台了相应的政策法规。 怎样才能将非手性原料转变成手性单旋体呢?从化学角度而言,有手性拆分和手性合成两种方法。经典化学反应只能得到等量左旋体和右旋体的混合物,手性拆分是用手性拆分试剂将混旋体拆分成左旋体和右旋体,其中只有一半是目标产物,另一半是副产物,而且需要消耗大量昂贵的手性拆分试剂。化学家一直在探索,是否有更经济的方法,将非手性原料直接转化为手性单旋体呢? 上世纪60年代初,科学家们开始研究在极少量的手性催化剂作用下获得大量的单旋体,这就是手性合成

分子的对称性与点群

分子的对称性与点群 摘要:分子也像日常生活中见到的物体一样,具有各种各样的对称性。分子的对称性是分子的很重要的几何性质,它是合理解释许多化学问题的简明而重要的基础。例如,往往从对称性入手,我们就能获得有关分子中电子结构的一些有用的定性结论,并从光谱推断有关分子的结构。 关键词:对称性点群对称操作 一.对称操作与点群 如果分子的图形相应于某一几何元素(点、线、面)完成某种操作后,所有原子在空间的排布与操作前的排布不可区分,则称此分子具有某种对称性。一般将能使分子构型复原的操作,称为对称操作,对称操作所据以进行的几何元素称为对称元素。描述分子的对称性时,常用到“点群”的概念。所谓点群,就是指能使一个分子的图象复原的全部点操作的集合。而全部对称元素的集合构成对称元素系。每个点群具有一个持定的符号。一个分子的对称性是高还是低,就可通过比较它们所属的点群得到说明。 二.分子中的对称元素和对称操作 2.1 恒等元及恒等操所谓点群,就是指能使一个分子的图象复原的全部点操作的集合。作 分别用E、E^表示。这是一个什么也没有做的动作,保持分子不动,是任何分子都具有的对称元素与对称操作。

2.2旋转轴和旋转操作 分别用C n 、 C ^n 表示。 如果一个分子沿着某一轴旋转角度α能使分 子复原,则该分子具有轴C n , α是使分子复原所旋转的最小角度, 若一个分子中存在着几个旋转轴,则轴次高的为主轴 (放在竖直位 置),其余的为副轴。分子沿顺时针方向绕某轴旋转角度 α,α=360° /n (n=360°/α(n=1,2,3……) 能使其构型成为等价构型或复原, 即分子的新取向与原取向能重合,就称此操作为旋转操作,并称此分 子具有 n 次对称轴。n 是使分子完全复原所旋转的次数, 即为旋转 轴的轴次, 对应于次轴的对称操作有n 个。 C n n =E ﹙上标n 表示操 作的次数,下同﹚。 如NH3 (见图 1) 旋转 2π/3 等价于旋转 2π (复 原), 基转角 α=360°/n C3 - 三重轴;再如平面 BF3 分 子, 具有一个 C3 轴和三个 C2 轴,倘若分子中有一个以 上 的旋转轴,则轴次最高的为主轴。 2.3 对称面与反映操作 分别用σ、σ^表示。对称面也称为镜面, 它将分子分为两个互为镜 像的部分。对称面所对应的操作是反映, 它使分子中互为镜像的两 个部分交换位置而使分子复原。 σ^?=E ^ ﹙n 为偶数﹚, σ^2n =E ^﹙n 为奇数﹚。 对称面又分为: σh 面﹙垂直于主轴的对称面﹚、σ v 面﹙包含主轴的对称面﹚与σd 面﹙包含主轴并平分垂直于主轴的两 个C 2轴的夹角的平面﹚, σd 是σv 面的特殊类型。 图1

高分子金属配合物催化剂的合成(合成化学报告)解析

高分子金属配合物催化剂的合成 摘要:催化剂可以分为均相催化剂和多相催化剂。均相催化剂如金属配合物、有机金属配合物在最近几十年内受到催化科学界的广泛关注。新的均相催化体系的应用使得一些新的生产工艺应运而生。这些工艺操作条件温和,选择性高。然而,在大规模生产中均相催化剂存在着难回收、不稳定、有腐蚀性的缺点。大多数的多相催化剂在高温、高压下才能较好地发挥催化作用,并且其选择性、活性较弱。因此,人们开始设想通过高分子负载的方法转化均相催化剂使之兼具二者的优点。本文主要介绍高分子金属催化剂的合成、高分子效应及其应用。 关键词:催化剂;配合物;高分子;合成;高分子效应 1、简介 近几十年来,均相催化剂由于其较高的催化活性受到了科学界和工业界的广泛重视与应用,但均相反应的催化剂一般来说存在价格昂贵、易流失、较难回收操作等缺点;另一方面,均相催化剂往往要使用重金属离子,这样既会对产物和反应后处理过程造成污染,又使得反应的催化剂难于回收,导致均相催化剂在有机合成和工业上的应用受到了很大的限制。多相催化剂虽然回收简单,但是,机理研究比价复杂,选择性和活性较低。因此寻找能够重复使用且回收操作简单的催化剂成为有机催化反应领域的研究热点之一。1963年,Merrifield和Letstinger等人[1, 2]首次将聚苯乙烯引入到多肽和低聚糖的合成中,开创了高分子化合物在有机合成中应用的先例。近年来,高分子负载型催化剂得到了迅猛发展。高分子催化剂集合了多相催化剂、均相催化剂的优点[3]。其具有较高的催化活性、立体选择性、较好的稳定性和重复使用性能,并且后处理简单,在反应完成后可方便地借助固-液分离方法将高分子催化剂与反应体系中其他组分分离、再生和重复使用,可降低成本和减少环境污染[4]。杨小暾与江英彦[3]指出,若将多相催化剂、均相催化剂视为第一代、第二代催化剂,那么高分子金属络合物催化剂就是第三代催化剂。 研究表明高分子不仅是负载金属催化剂的惰性载体,而且还可以对催化剂的活性中心进行修饰,并使催化剂的结构发生变化,形成通常在小分子配合物中很难看到的特殊结构,从而影响催化剂的催化反应过程,即同种金属使用不同的载体所得到的化剂其催化活性可能相差很大。此为高分子的基体效应。本文主要介绍高分子金属催化剂的合成、

手性与手性药物

手性与手性药物 【摘要】近年来,手性药物的临床意义引起人们的广泛关注,手性药物的开发已成为国际研究的热点。本文对手性和药物手性的概念、研究的实际意义以及手性药物研究现状进行阐述,说明手性药物具有广阔的市场前景。 【关键词】手性;手性药物 Abstract:Recently,clinical sigmificance of chiral drug attracts wide attention.Exploration of chiral drug was an heated discussion of internatiomal research.The paper expounded the concept of chirality and drug ,chiral actual meaning of research,and progresses on the research of chiral drug,showed that market foreground of chiral drug was extensive. Key words:Chirality;Chiral drug. 1 手性 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摸一样,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[1]。

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,如自然界中,糖的构型为D-构型,氨基酸为L-构型,蛋白质和DNA的螺旋构象又都是右旋的,等等。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,而其对映体对人类没有营养价值,或有副作用。 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[2]。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赏感受的差别。1956年Pfeifer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。20世纪50年代中期,反应停(沙利度胺,Thalidomide)作为镇静剂,有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应用。结果在欧洲导致1.2万例胎儿致残,即海豹婴。于是1961年该药从市场上撤消。后来发现沙利度胺R型具有镇静作用,而S型却是致畸的罪魁祸首。研究人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能转变为相应对映体,因此无论是S型还是R型,作为药物都有致畸作用。1984年荷兰药理学家Ariens极力提倡手性药物以单一对映体上市,抨击以消旋体形式进行药理研究以及上市。他

手性分子与手性药物1

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

观察有无手性碳 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

手性催化剂

手性催化研究的新进展与展望 手性是自然界的基本属性之一,与生命休戚相关。近年来,人们对单一手性化合物(如手性医药和农药等)及手性功能材料的需求推动了手性科学的蓬勃发展。手性物质的获得,除了来自天然以外,人工合成是主要的途径。外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法,其中,手性催化是最有效的方法,因为他能够实现手性增殖。一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子,达到甚至超过了酶催化的水平。2001年,诺贝尔化学奖授予了三位从事手性催化研究的科学家Knowles、Noyori 和Sharpless,以表彰他们在手性催化氢化和氧化方面做出的开拓性贡献,同时也彰显了这个领域的重要性以及对相关领域如药物、新材料等产生的深远影响。 我国对于手性催化合成的研究始于上世纪80年代,从90年代逐渐引起重视。1995年戴立信、陆熙炎和朱光美先生曾撰文呼吁我国应对手性技术特别是手性催化技术的研究给予重视[1]。国家自然科学基金委员会九五和十五期间分别组织了“手性药物的化学与生物学研究”(戴立信院士和黄量院士主持)[2]、“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”(林国强院士主持)[3]重大研究项目,同时中国科学院和教育部等也对手性科学与技术的研究给予了重点支持,极大地推动了我国手性科学和技术领域特别是在手性催化领域的发展,取得了一批在国际上有较大影响的研究成果,并培养了一支优秀的研究队伍,在手性催化研究领域开始在国际上占有一席之地。 本文结合国际上手性催化研究的最新进展,主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展[4],并展望了手性催化的未来发展趋势。 一、新型手性配体的设计合成 手性配体和手性催化剂是手性催化合成领域的核心,事实上手性催化合成的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的出现密切相关。2003年,美国哈佛大学Jacobsen在美国《Science》杂志的视点栏目上发表论文,对2002年以前发展的为数众多的手性配体及催化剂进行了评述,共归纳出八种类型的“优势手性配体和催化剂(Privileged chiral ligands and catalysts)”[5]。例如:2001年诺贝尔奖获得者Noyori发展的BINAP系列手性催化剂就是其中一例。BINAP与金属铑和钌形成的配合物已被证明是许多前手性烯烃和酮的高效催化剂,其中,BINAP的钌-双膦/双胺催化剂成功地解决了简单芳基酮的高效、高选择性氢化,催化剂的TOF高达60次/秒(即一个催化剂分子每秒可以催化转化60个底物分子),TON高达230万(即一个催化剂分子总共可以催化转化230万个底物分子),是目前最高效的手性催化剂体系[6]。 尽管已经有成百上千的优秀手性配体被合成出来,但没有任何一种配体或催化剂是通用的,因此新型手性配体的设计合成是手性催化研究中的永恒主题。近年来,在膦配体、氮膦配体、含氮配体、含硫配体、卡宾配体、以及二烯烃配体等的设计合成方面又取得了新的重要进展。例如:Pfaltz等人在Crabtree催化剂的基础上,将手性膦配体和手性氮配体结合起来,发展了一类新型的手性膦氮配体(如PHOX[7]),其铱配合物是目前唯一的能够高对映选择性催化氢化非官能化烯烃的手性金属催化剂体系。最近,他们利用这类手性铱催化剂成功实现了全烷基取代的非官能化烯烃的不对称氢化反应,并将其应用到维他命E主要成

手性药物的合成与拆分的研究进展

手性药物的合成与拆分的研究进展 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。手性化合物具有两个异构体,它们如同实物和镜像的关系,通常叫做对映异构体。对映异构体很像人的左右手,它们看起来非常相似,但是不完全相同。 目前市场上销售的化学药物中,具有光学活性的手性药物约占全部化学药40% } 50%,药物的手性不同会表现出截然不同的生物、药理、毒理作用,服用对映体纯的手性药物不仅可以排除由于无效(不良)对映体所引起的毒副作用,还能减少药剂量和人体对无效对映体的代谢负担,对药物动力学及剂量有更好的控制,提高药物的专一性,因而具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值[Dl 1由天然产物中提取 天然产物的提取及半合成就是从天然存在的光活性化合物中获得,或以价廉易得的天然手性化合物氨基酸、菇烯、糖类、生物碱等为原料,经构型保留、构型转化或手性转换等反应,方便地合成新的手性化合物。如用乳酸可合成(R)一苯氧基丙酸类除草剂[}z}。天然存在的手性化合物通常只含一种对映体用它们作起始原料,经化学改造制备其它手性化合物,无需经过繁复的对映体拆分,利用其原有的手性中心,在分子的适当部位引进新的活性功能团,可以制成许多有用的手性化合物。 2手性合成 手性合成也叫不对称合成。一般是指在反应中生成的对映体或非对映体的量是不相等的。手J险合成是在催化剂和酶的作用下合成得到过量的单一对映体的方法。如利用氧化还原酶、合成酶、裂解酶等直接从前体化合物不对称合成各种结构复杂的手性醇、酮、醛、胺、酸、酉旨、酞胺等衍生物,以及各种含硫、磷、氮及金属的手性化合物和药物,其优点在于反应条件温和、选择性强、不良反应少、产率高、产品光学纯度高、无污染。 手性合成是获得手性药物最直接的方法。手J险合成包括从手性分子出发来合成目标手性产物或在手性底物的作用下将潜在手性化合物转变为含一个或多个手性中心的化合物,手性底物可以作为试剂、催化剂及助剂在不对称合成中使用。如Yamad等和Snamprogetti 等在微生物中发现了能催化产生N-氨甲酞基一D-氨基酸的海因酶( Hy-dantoinase)。海因酶用于工业生产D一苯甘氨酸和D一对轻基苯甘氨酸。D一苯甘氨酸和D一对轻基苯甘氨酸是生产重要的临床用药半合成内酞胺抗生素(氨节青霉素、轻氨节青霉素、氨节头炮霉素、轻氨节头炮霉素)的重要侧链,目前国际上每年的总产量接近SOOOto 3外消旋化合物的拆分 外消旋拆分法是在手性助剂的作用下,将外消旋体拆分为纯对映体。外消旋体拆分法是一种经典的分离方法,在工业生产中己有100多年的历史,目前仍是获得手性物质的有效方法之一。拆分是用物理化学或生物方法等将外消旋体分离成单一异构体,外消旋体拆分法又可分为结晶拆分法;化学拆分法;生物拆分法;色谱拆分法;膜拆分和泳技术。 3. 1结晶拆分法 3.1.1直接结晶法 结晶法是利用化合物的旋光异构体在一定的温度下,较外消旋体的溶解度小,易拆分的性质,在外消旋体的溶液中加入异构体中的一种(或两种)旋光异构体作为晶种,诱导与晶种相同的异构体优先(分别)析出,从而达到分离的目的。在。一甲基一L一多巴的工业生产中就是使两种对映体同时在溶液中结晶,而母液仍是外消旋的,把外消旋混合物的过饱和溶液通过含有各个对应晶种的两个结晶槽而达到拆分的目的[3]。结晶法的拆分效果一般都不太理想,但优点是不需要外加手性拆分试剂。若严格控制反应条件也能获得较纯的单一对应体。 3. 1. 2非对映体结晶法

手性催化剂

手性催化剂的综述 院系: 专业班级:学号: 姓名: 指导老师:

关于手性催化剂的探讨 目的: 这次任务我主要找关于手性催化剂的发展的研究,通过看这些专利可以看出这些年在手性物质方面研究的重点。以及推测今后手性物质研究的方向。 概念: 大家都知道有机化合物是含碳的化合物,一个碳原子的最外层上有四个电子,若以单键成键时,可以形成四个共价单键,共价键指向四面体的顶点,当碳原子连接的四个基团各不相同时,与这个碳原子相连接的四个基团有两种空间连接方式,这两种方式如同左右手,互为“镜像”,也是不能完全叠合在一起的,因此,这样的分子叫做“手性分子”。这种构成手性关系的分子之间,把一方叫做另一方的“对映异构体”。许多有机化合物分子都有“对映异构体”,即是具有“手性”。 通过查看下载的这些文章,自己进行了一下总结,主要有以下几方面吧。 一、C1- 对称性手性二胺席夫碱金属配合物的研究进展 不对称合成方法包括底物诱导的不对称合成和催化剂诱导的不对称合成, 而最具吸引力的就是手性催化剂诱导的不对称合成, 已成为有机合成化学研究的热点。其中, 具有C1 对称性的手性二胺席夫碱, 例如( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物, 多年来其金属配合物的合成及其在不对称催化领域的应用研究异常活跃。这类手性席夫碱金属配合物被总称为Salen 型催化剂, 此外还有Sa lan型和Sa la len型的配体。A l、M o、Co、T i、C r、Nb、V、Cu等一系列金属的离子都能与( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物形成配合物, 并被应用于有机不对称催化合成, 涉及包括不对称氢化、不对称氢转移、不对称氢硅化、不对称硅氰化和不对称氢氰化等重要反应[ 11] 。近年来还出现了无机或有机高分子负载的Sa len型催化剂, 以及以高分子共价键担载的聚Sa len型金属配合物[ 15] , 使催化剂可以循环使用。本文就近年来手性二胺席夫碱( 1R, 2R) - N, N.. - 3, 5- 双取代水杨醛- 1, 2- 环己二胺及其衍生物与不同金属形成的配合物研究作一简要介绍, 重点评述了这些配合物的合成方法以及作为手性催化剂在不对称合成中的应用。 1.. A l( ! )配合物的合成与应用 Katsuki等[ 16- 17] 从1, 2 - 环己二胺出发分步合成了一种新的光学活性Salen型配体1, 并且利用模板法与Et2A lC l反应制备出一种新的A l( ! ) 配合物2 (如图2)。X- 衍射分析表明配合物2具有扭曲的三角双锥构型, 而配位的叔胺的绝对构型被确定为S。N - 甲基则以syn形式取向于C l配体, 这一C l配体在配合物作为Lew is酸催化剂时可被底物所取代。配合物 2 可以作为醛类和醛亚胺类化合物羟基膦酸酯化(H ydrophosphonylation) 的高效催化剂, 分别以很高的对映选择性得到相应的..- 羟基膦酸

手性分子与手性药物

. . . . . 有机化学—— 手性分子与手性药物 材料与化学工程系 12级应化(1)班

. . . . . 我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖,它们的分子都是右旋的。 人体内氨基酸分子都是左旋的,而淀粉的分子都是右旋的,传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA),95%以上呈右旋。 星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动,多是“左旋”。 多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。 海螺的螺壳都是右旋的,出现左旋螺壳的概率是百万分之。 左旋 右旋 自然界中的手性

. . . . . 长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的,右侧是左旋,左侧是右旋。——《科学》

. . . . . 化学概念中的手性 什么是手性 ⒈手性分子: 具有手性的分子称为手性分子,手性分子都具有旋光性;不具有手性的分子称为非手性分子,无旋光性。由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性,这与其呈现手性特征的中心碳原子有关,因此这个中心碳原子称为手性中心,称其不对称碳原子为手性碳原子。 手性:实物与自身镜象不能重合的现象。 左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 手性碳——手性分子的特征 所谓手性碳原子,是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团,常用“*”号予以标注。 F F C Br * 子 手性碳标记 F CH 3C H C H 2C H 3 OH * CH 3C H C H C H 3 Cl Br * * 非手性分子

. . . . . Ⅲ的结构具有对称中心,为非手性分子,与Ⅰ和Ⅱ均不成镜像,互为非对映异构体。 翻转180o,完全重合 3II 3I Ⅰ和Ⅱ互为对映异构体 ⒉含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。 例如:2,3-丁二醇的三种立体结构 互为镜像,不能重合,均为手性分子。 小结:

手性分子与手性药物

. 有机化学—— 手性分子与手性药物 材料与化学工程系 12级应化(1)班

. 我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖,它们的分子都是右旋的。 人体内氨基酸分子都是左旋的,而淀粉的分子都是右旋的,传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA),95%以上呈右旋。 星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动,多是“左旋”。 多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。 海螺的螺壳都是右旋的,出现左旋螺壳的概率是百万分之。 左旋 右旋 自然界中的手性

. 长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的,右侧是左旋,左侧是右旋。——《科学》

. 化学概念中的手性 什么是手性 ⒈手性分子: 具有手性的分子称为手性分子,手性分子都具有旋光性;不具有手性的分子称为非手性分子,无旋光性。由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性,这与其呈现手性特征的中心碳原子有关,因此这个中心碳原子称为手性中心,称其不对称碳原子为手性碳原子。 手性:实物与自身镜象不能重合的现象。 左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 手性碳——手性分子的特征 所谓手性碳原子,是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团,常用“*”号予以标注。 F F C Br * 子 手性碳标记 F CH 3C H C H 2C H 3 OH * CH 3C H C H C H 3 Cl Br * * 非手性分子

. Ⅲ的结构具有对称中心,为非手性分子,与Ⅰ和Ⅱ均不成镜像,互为非对映异构体。 翻转180o,完全重合 3II 3I Ⅰ和Ⅱ互为对映异构体 ⒉含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。 例如:2,3-丁二醇的三种立体结构 互为镜像,不能重合,均为手性分子。 小结:

手性分子与旋光性

手性分子和旋光性 一、手性分子与非手性分子 不具有对称面和对称中心的分子有一个重要的特点,就是实体和镜象不能重叠,其关系正和左、右手的关系相似,因此现在普遍地称这类分子为手 它可以写出结构式(i)和(ii),(i)和(ii)与左、右手一样具有实体和镜象的关系,因此乳酸是一个手性分子。实体和镜象互称为对映体。一对对映体从表观上看,它们是“非常对称”的,这种实体和镜象不能重叠的而表观上或结构上又“非常对称”的关系可看作是一种“特殊的对称”。 从对称因素考虑,乳酸只有一个C 简单对称轴,任何一个物体或分子旋转360° 1 (n=1)时,都可复原。为了和许多其它只具有C n>1简单对称轴的手性分子区别开来,所以把这种手性分子称为不对称分子,而后者称为非对称分子。 乳酸分子还有一个特点,它的一个碳原子和四个不同的基团相连,这种碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子,氮、磷、硫原子也可连接不同的基团,这种原子,均可称为手性中心。现在已知绝大多数手性分子(不对称分子)含有一个或多个不对称碳原子,但并不能因此就将含有手性碳原子作为产生手性分子的绝对条件,产生手性分子的必要与充分条件是实体和镜象不能重叠。

二、对映体和光活性 实体和镜象不能重叠的分子成为一对对映体。这二者的物理性质及化学性质,如溶解度、熔点、密度、焓等,都是相同的。它们的化学反应性能也是相同的,只有在特殊的环境下,如在手性溶剂或试剂存在下,才表现出差异,生物体内的大多数反应是在手性的环境下进行的。但一对对映体对偏振光的作用不同,一个可以把偏振光向左旋,另一个则把偏振光向右旋,而非手性分子对偏振光没有这种作用,因此手性分子又称为光活性分子。光活性并不是手性分子的唯一特征,个别手性分子显示不出旋光性来,因此用手性这个名词,就更恰当一些。偏振光是检查手性分子的一种最常用的方法,因此需要对它略加讨论。 普通的光线含有各种波长的射线,是在各个不同的平面上振动的,图3-1(i)代表一束光线朝着我们的眼睛直射过来,它包含有在各个平面上(如A,B,C,D…)振动的射线,假若使光线通过一个电气石制的棱镜,又叫尼可尔(Nicol)棱镜,一部分射线就被阻挡不能通过,这是因为这种棱镜具有一种特殊的性质,只有和棱镜的晶轴平行振动的射线才能全部通过。假若这个棱镜的晶轴是直立的,那么只有在这个垂直平面上振动的射线才可通过,这种通过棱镜的光叫做平面偏光。图3-1(ii)表示凡在虚线平面上振动的射线都将受到全部地或者部分地阻挡。图3-1(iii)表示通过棱镜的光线是仅含有在箭头所示平面上振动的偏光。 用两块电气石制的棱镜放在眼睛和一个光源之间,若两个棱镜的轴彼此平行,则通过第一个棱镜的射线也可通过第二个棱镜,我们看到的是透明的图3-2(i),若两个棱镜的轴互相垂直,通过第一个棱镜的射线就不能通过第二个棱镜,此时看到两镜相交处是不透明的[图3-2(ii)]。电气石棱镜对于光的作用可以用一本书和一

关于高分子负载催化剂的研究进展

关于高分子负载催化剂的研究进展 陈凯高材1301 摘要:高分子催化剂作为功能高分子的重要一个分支,具有稳定性高、溶剂适用性广、易于产物分离纯化、对环境影响小、易从反应体系中分离回收和重复使用等优点,受到人们极大的重视。本文以高分子负载催化剂的结构,应用等为线索,着重介绍高分子负载金属络合物催化剂,可溶性高分子金属络合物的优缺点及其研究进展,并作出了总结与展望。 关键词:高分子负载催化剂金属络合物结构应用 1.引言: 近几十年来,均相催化反应得到很大的发展,但这些均相反应的催化剂一般来说存在价格昂贵、反应活性低、易流失、较难回收操作等缺点;另一方面,均相催化剂往往要使用重金属离子,这样既会对产物和反应后处理过程造成污染,催化剂又难于回收,总的合成效率也大为降低,因此寻找能够重复使用且回收操作简单的催化剂或配体就成为有机催化反应领域的研究热点之一。自1963年R.B.Merrifield和R.Letziger等人首次将聚苯乙烯引入到多肽和低聚糖的合成中,开创了高分子化合物在有机合成中应用的先例,随之聚合物试剂的研究和在有机合成中的应用得到了很大的发展。其中高分子催化剂更受人们的重视。高分子催化剂又叫聚合物催化剂,它是聚合物试剂中的一类,也是功能高分子的一个重要分支。将具有催化活性的金属离子或金属配合物以化学作用或物理作用方式固定于聚合物载体上所得到的具有催化功能的高分子材料称为高分子负载金属或金属络合物催化剂,简称高分子负载催化剂。高分子负载催化剂由于负载高分子的特殊性,具有:1.可以简化反应步骤。2. 提高了催化剂的稳定性。3.腐蚀性小。4.易于分离,反应后的催化剂可以回收重复使用。4.催化的重现性高。同时,高分子载体不仅仅是作为金属活性中心的惰性支持体,由于其特殊的高分子效应,及其与催化中心、反应底物和产物之间的相互作用,可极大地影响催化剂的催化性能,提高反应的活性和选择性,这正是引起人们研究高分子负载催化剂的兴趣所在。本文以高分子负载催化剂的组成,结构,应用等为线索,着重介绍高分子负载金属络合物催化剂,可溶性高分子金属络合物的优点及其研究进展,并作出了总结与展望。 2 高分子负载金属络合物催化剂: 金属酶催化剂具有高效、专一和无污染等特点. 受金属酶催化作用的启发, 在金属有机化学中均相催化取得辉煌成就的背景下,20世纪60年代末,70年代初开始了设想通过高分子负载的方法, 转化均相催化剂为复相催化剂, 使之兼具二者的优点和避免相互缺点的探索。根据高分子负载催化剂作用方式的不同,将其分为物理吸附催化剂和化学键联催化剂。物理吸附催化剂是指催化活性物质通过物理吸附力直接吸附在高分子上;化学键联催化剂是通过化学键的作用与高分子联接在一起。由于物理吸附催化剂稳定性较差,在使用过程中金属离子或配合物容易流失,高分子骨架或其配合物功能基团也会被破坏,有时金属离子还会形成微晶,因此该类催化剂回收次数不理想。而化学键联催化剂不仅具有较高的稳定性,可回收重复使用多次,而且还具有较高的催化效率,成为高分子负载催化剂的主要研究方向。化学键联的高分子负载催化剂的合成方法主要有以下3种类型:(1) 通过有机反应先对高分子进行官能化,形成新生官能团,然后再与催化活性中心连接。(2)通过具有催化活性单体共聚形成高分子负载催化剂,可以通过控制聚合的条件,以得到合适的孔径、粒度、强度的凝胶或粉末。(3) 高分子骨架中已具备有效官能团,可以通过与催化剂前体进行亲核取代或亲电加成等反应,直接将催化活性物质通过共价键链接到高分子上。 高分子负载催化剂与传统小分子催化剂相比具有如下特点:简化操作过程;活性高;易与

手性分子药物与人类健康

手性分子药物与人类健康 班级:药学三班 姓名:王威 学号:20121240310

【摘要】 目的 阐明药物手性的概念及其药理活性。 方法 综述手性分子的研究历史和药物手性对药理作用的影响。结果 手性药物有着不同的药理活性,对人体产生各种生理效应,对其进行合理的分离纯化可以减小药物毒副作用,增强药效,同时能够带来巨大的经济效益。 结论 通过对手性药物药理活性的研究能更深入地理解或积极地预期一些药物相互作用,为临床合理用药提供依据。

【关键词】手性药物; 药理活性 近年来,药物手性的临床意义已引起了人们的注意,手性药物的开发已成为国际热点。目前,世界正在开发的1200种新药中有3/3是手性药物。手性药物有的以消旋体(racemate)形式上市,有些以单一对映体(enantiomer)上市。手性药物发展的潜势是十分巨大的。手性药物带来了巨大的经济效益,其市场范围包括手性药物制剂,手性原料药和手性中间体。2000年全世界的手性药物销售额突破了1200亿美元,其中制剂就有900亿美元[1]。因此,研究手性药物为临床合理使用手性药物及研制开发优对映体新药,具有重要的意义。 1、手性药物相关问题简述 分子结构基团在空间排列不同的化合物称为立体异构体,其中在空间上不能重叠,互为镜像关系的立体异构体称为对映体,这一对化合物就像人的左右手一样,称为具有手性;当药物分子中碳原子上连接有4个不同的基团时,该碳原子被称为手性中心(也称不对称中心),相应的药物被称作手性药物(chiral drug)。对映体之间,除了使偏振光偏转(旋光性)的程度相同而方向相反外,其他理化性质相同。因此,对映体又称光学异构体[2]。

手性药物发展趋势_附件

手性药物的发展趋势 手性药物在新药的设计、研究、开发、上市是一个主要的课题[1–4]。立体化学结构是药理学的一个重要方面[1]。在过去的几十年中,药典的主导力量是外消旋体,但是自从1980年新技术的出现,允许显著数量的纯对映体的药剂,人们对药物作用的立体化学的认识和兴趣有所增加[2-4]。 立体选择性生物分析的进步,导致了立体选择性药效学和药代动力学的重要性的新的认识,使对映体对整体药物作用的相对贡献出现了差异。当一种对映体负责感兴趣的活性,与其成对的对应体可能是无效的,拥有一些感兴趣的活性,可能是活性对映体的拮抗剂,也可能是希望的或不希望的单独的活动[3-5]。考虑到这些可能性,似乎是纯立体化学药物的主要优势,比如说总给药剂量减少,治疗窗增大,减少主体间变异以及剂量-反应关系间更精准的估计[3,4]。这些因素导致在企业和一些监管机构越来越偏爱单一对映体。手性药物的监管始于美国,1992年美国出版了一本正式的方针关于手性药物的发展,这份文件的题目是新立体异构体药物的政策声明[6]。紧接着,1994年欧盟发表了手性活性药物的研究[7]开始了对手性药物的监管。申请人必须认识到新药中手性药物的存在,企图分离立体异构体,评估不同的立体异构体对感兴趣的活性的不同的贡献,并且做出理性的选择对上市的立体异构体的形式。 单一对映体形式的手性药物的全球销售额持续增长。单一对映体剂型的药的市场份额在逐年增长,从1996年的27%(744亿美元),到1997年的29%,1998年的30%,1999年的32%,2000年的34%,2001年的38%,到2002年其市场份估计到了39%(1519亿美元)[8-13]。 排名前十的单一对映体药物(每年销售额大于10亿美元)是:阿托伐他汀

手性与手性药物

【摘要】近年来,手性药物的临床意义引起人们的广泛关注,手性药物的开发已成为国际研究的热点。本文对手性和药物手性的概念、研究的实际意义以及手性药物研究现状进行阐述,说明手性药物具有广阔的市场前景。 【关键词】手性;手性药物 1 手性 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摸一样,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[1]。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,如自然界中,糖的构型为d-构型,氨基酸为l-构型,蛋白质和dna的螺旋构象又都是右旋的,等等。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,而其对映体对人类没有营养价值,或有副作用。 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[2]。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赏感受的差别。1956年pfeifer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。20世纪50年代中期,反应停(沙利度胺,thalidomide)作为镇静剂,有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应用。结果在欧洲导致1.2万例胎儿致残,即海豹婴。于是1961年该药从市场上撤消。后来发现沙利度胺r型具有镇静作用,而s型却是致畸的罪魁祸首。研究人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能转变为相应对映体,因此无论是s型还是r型,作为药物都有致畸作用。1984年荷兰药理学家ariens极力提倡手性药物以单一对映体上市,抨击以消旋体形式进行药理研究以及上市。他的一系列论述的发表,引起药物部门广泛的重视。2001年诺贝尔化学奖授予了3位美日科学家,表彰他们在手性催化氢化反应和手性催化氧化反应领域所做出的重大贡献。目前,研究和发展新的手性技术,借此获得光学纯的手性药物,已成为许多实验室和医药公司追求的目标。 2 药物的手性 据统计,1800个药物,具有手性中心的就有1026种,占57%。现在市场上只有61种药物是以单对映体形式存在,其余均为外消旋体(左、右旋各半)混合形式。研究表明,不同的对映体在人体内的药理,代谢过程,毒性和疗效存在着显著差异[2-5],大致有以下几个类别: 2.1 对映体之间有相同或相近的某一活性 2.2 一个对映体具有显著的活性但其对映体活性很低或无活性 一般认为若某一对映体只有外消旋体的1%的药理活性,则可以认为其无活性。因为这微小的活性可能来源于掺杂于该单一对映体中微量的活性单一对映体。例如氯苯吡胺(扑尔敏,ehlorpheniramine)右旋体的抗组胺作用比左旋体强100倍。抗菌药氧氟沙星的s-(-)-异构体是抗菌活性体,而r-(+)-异构体则无活性。属于这一类的药物还有是氯霉素、芬氟拉明、吲哚美辛等。 2.3 对映体有相同、但强弱程度有差异 某一活性抗癌药环磷酰胺(ey-elophosphamide),其手性中心不是在通常的碳原子,而在磷原子。其(s)-异构体活性是(r)-异构体的2倍,然而,对映体毒性几乎相同。有时一个异构体具有较强的副作用,也应予考虑。如氯胺酮(ketamine)是以消旋体上市的麻醉镇痛剂,但具有致幻等副作用,进一步的药理研究证实(s)-异构体活性是(r)-异构体的三分之一,却伴随着较强的副作用。

手性分子与手性药物

精品 有机化学—— 手性分子与手性药物 材料与化学工程系 12级应化(1)班

精品 我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖,它们的分子都是右旋的。 人体内氨基酸分子都是左旋的,而淀粉的分子都是右旋的,传递遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA),95%以上呈右旋。 星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动,多是“左旋”。 多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。 海螺的螺壳都是右旋的,出现左旋螺壳的概率是百万分之。 左旋 右旋 自然界中的手性

精品 长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的,右侧是左旋,左侧是右旋。——《科学》

精品 化学概念中的手性 什么是手性 ⒈手性分子: 具有手性的分子称为手性分子,手性分子都具有旋光性;不具有手性的分子称为非手性分子,无旋光性。由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性,这与其呈现手性特征的中心碳原子有关,因此这个中心碳原子称为手性中心,称其不对称碳原子为手性碳原子。 手性:实物与自身镜象不能重合的现象。 左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 手性碳——手性分子的特征 所谓手性碳原子,是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团,常用“*”号予以标注。 F F C Br * 子 手性碳标记 F CH 3C H C H 2C H 3 OH * CH 3C H C H C H 3 Cl Br * * 非手性分子

精品 Ⅲ的结构具有对称中心,为非手性分子,与Ⅰ和Ⅱ均不成镜像,互为非对映异构体。 翻转180o,完全重合 3II 3I Ⅰ和Ⅱ互为对映异构体 ⒉含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。 例如:2,3-丁二醇的三种立体结构 互为镜像,不能重合,均为手性分子。 小结:

关于分子的对称性(精)

关于分子的对称性 高剑南 ﹙华东师范大学200062﹚ 1.从《非极性分子和极性分子》一课说起 曾经看过有关《非极性分子和极性分子》的教学设计,也听过《非极性分子和极性分子》的公开课。无论是教学设计,还是公开課,都很精彩。遗憾的是听到教师这样的讲述:CCl4分子为正四面体结构,是对称分子,所以是非极性分子。H2O分子的空间构型为折线形,不对称,所以是极性分子。甚至总结为:“分子的空间构型为直线型、平面正四边型、正四面体等空间对称构型的多原子分子则为非极性分子;分子的空间构型为折线型、三角锥型、四面体等空间不对称构型的多原子分子则为极性分子”。 那么,这样的判断有没有问题?何谓对称?何谓不对称?何谓极性分子?何谓非极性分子?分子的对称性与分子极性有着怎样的内在联系?研究对称性有什么意义? 2. 对称性 在所有智慧的追求中,很难找到其他例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比。——李政道 2.1 对称是自然界的一个普遍性质 对称性是自然界的一个普遍现象。任何动物,无论是低等动物草履虫,还是高等的哺乳动物包括人;任何植物,无论是叶,还是花,都具有某种对称性。人类受此启发,任何建筑,无论是古建筑天坛、罗马式大教堂、泰姬陵,还是现代建筑国家大剧院、鸟巢体育馆;无论是高档别墅,还是普通民居,都具有某种对称性。对称是自然界中普遍存在的一种性质,因而常被认为是最简单、最平凡的现象。然而,对称又具有最深刻的意义。科学家、艺术家、哲学家从各种角度研究和赞美对称,“完美的对称”、“神秘的对称”、“可怕的对称”,表明对称性在人类心灵中引起的震撼。 a. 捕蝇草 b. 台灣萍蓬草 c.对称性雕塑艺术 图1 对称是一个普遍现象 2.2 对称操作与对称元素 对称性用对称元素和对称操作来描述。经过不改变图形中任何两点间距离的操作能够复原的图形称为对称图形。能使对称图形复原的操作称为对称操作。进行对称操作时所依赖的对称要素(点、线、面)称为对称元素。根据对称操作的概念,将一张纸撕成两半,然后再拼接,即使拼得天衣无缝,这“撕”纸的操作不能称为对称操作,这张纸即使修复得“天衣无缝”,也不能说纸在对称意义上“复原”了。因为在撕纸的过程中图形中任意两点间的距离都改变了,不满足对称图形的要求。

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