拉近鏡像分子的距離:你知道什麼是「對映異構物」嗎?

在化學界,鏡像分子的存在被形容為「手性分子」,亦即這些分子的每一個鏡像對都是被稱為對映異構物的兩位雙胞胎。手性分子的特性並不僅僅限於它們的結構,還包含其生物活性,這在製藥過程中的影響極為深遠。

手性藥物是指那些存在鏡像異構體的藥物形式,其中符合等摩爾(1:1)混合的對映異構體被稱為外消旋藥物,這類藥物顯然不具有光學活性。

要了解對映異構物的影響,首先必須認識到「立體中心」的重要性。這些立體中心往往由四價的原子(如碳、氮、磷)或三價的原子(如氮、硫)所構成。更具體地說,手性這一術語描述了一種三維結構,但並未明確顯示其立體化學成分。因此,稱為「手性藥物」無法明確區分它是否為外消旋藥物、單一對映異構物或其他立體異構體組合。

隨著時間的推移,化學術語的演變也引起了研究者的注意。其中,一個重要的新術語便是由Joseph Gal引入的「統一手性(unichiral)」,這指的是一種配置均質的手性藥物,由單一的對映異構物組成。這對於醫藥的發展具有重要意義,因為鏡像雙子之間的生物特性可能有天壤之別。

以沙利度胺為例,這一藥物的慘劇突顯了對映異構物的不當使用可能造成的極端後果。手性技術的進步,以及對分子三維結構在藥物作用和處置中的影響的認識,也促進了一個專門領域的形成,即「手性藥理學」。

手性的歷史概述

手性的發現可以追溯到1812年,當時物理學家Jean-Baptiste Biot發現了「光學活性」的現象。隨著路易斯·巴斯德的研究,他首次提出了分子不對稱性對某些物質光學活性的影響,這就奠定了後來手性化學的基礎。

手性術語/描述詞

手性藥物的對映異構體最初是根據它們對平面偏振光的旋轉能力進行區分,但隨著研究的深入,這套標準逐漸被Cahn-Ingold-Prelog(CIP)規則取代。這一新規則使得每一位手性中心的配置都可以使用「R」或「S」來標示,以便於全球範圍內的統一命名。

外消旋藥物的探索

許多年前,科學家在藥物發展中忽視了立體化學的三維後果。一系列文獻的發表讓業界意識到對映異構物對藥物研發的重要影響。除了沙利度胺的醜聞,1984年發表的一篇文章更是引發了對手性問題的深入探討。

手性藥理學的出現

隨著對手性技術的重審和對三維藥物作用機制的理解,手性藥理學開始崛起。這一專業領域更加關注手性雙胞胎的每一個版本如同獨立的化學實體。

生物環境與手性雙胞胎

手性雙胞胎的行為往往取決於它們所處的生物環境。在人體這一典型的生物環境中,由於含有許多手性辨識物質,外消旋藥物的各個成分將會受到選擇性影響,這種幾何化學的影響可能造成了明顯的臨床效果差異。

手性純度的重要性

隨著對手性藥物的認識不斷加深,研究者開始重視「手性純度」,這一術語描述了手性藥物的純度水平。在藥物安全性和有效性方面,確保手性純度至關重要。現今有多種技術可確保手性分析的準確性,例如氣相色譜法(GC)和高效液相色譜法(HPLC)。

手性化學在藥物發展中扮演著不可或缺的角色,對於我們如何利用和研究對映異構物在醫療上的應用具有重要啟示。然而,對於手性藥物的未來發展,我們是否已準備好探索更多未知的可能性呢?

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