手性放大效应是什么？

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手性放大效应是什么？

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不对称催化反应
     Cat*
A--------->T*
在底物A进行不对称反应时加入少量的手性催化剂Cat*，使它与反应底物或试剂形成高反应活性的中间体催化剂作为手性模板控制反应物的对映面，经不对称反应得到新的手性产物T*，而Cat*在反应中循环使用，达到手性增值或手性放大效应

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大多数不对称合成是需要手性底物或者手性催化剂的。但有一类型不对称催化叫不对称自催化。Soai教授研究的，他们发现嘧啶甲醛和二异丙基锌加成反应中加入低ee的产物做催化剂，能获得同样构型的高ee产物。再进一步研究发现有一类特殊的底物，加入0.00005%ee的产物做催化剂就能提高产物ee，几个循环后可以获得光学纯的产物。这意味着相当于只需要某一构型几个分子过量的产物做催化剂就能显著扩大产物ee，也就可以推测出在自然界中稍微有一点点消旋体中的构型不平衡就能引发不同构型产物的增加。他们做了这样的自发绝对不对称催化合成，确实得到了不同构型的产物，只不过有19次S构型，18次R构型。完全随机。但这算是一种手性起源的实例了。

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手性（chirality，＝handedness）一词源于希腊词“手”χειρ (cheir)，指左手与右手的差异特征。手性及手性物质只有两类：左手性和右手性。有时为了对比，另外加上一种无手性（no chirality）作参照，可称它为“中性手性”。左手性用learus或者L表示，右手性用dexter或者D表示，中性手性用M表示。

  手性可用对称性来说明。植物中常见到旋转对称性(有时叫辐射对称性，不准确)，指的是存在旋转对称轴，如东北石竹、矮牵牛、黄瓜的花一般都具有五次旋转对称性，花每旋转2π/5=360°/5=72°，自身就重合一次。又如鸢尾科植物常具有3次旋转对称性。此外，还有平移对称性、伸缩对称性等等，但手性所体现的对称性与这些都不同。左手（性）与右手（性）单*平移和旋转不可能使两者全完重合，必须使镜像操作才能重合，所以手性对称性也叫镜像反射对称性。简单说，镜子中的东西在手性上与原物正好相反。正因为这一点，镜子用于展现实物并不算完美。我不知道别人是否有这样的经验，我一开始按照镜中图像操作工具常常把左右搞反，适应一会才成。

在化学中，组成相同但空间结构上互成镜像（对映体）的分子叫手性分子。

  手性分子的性质有时差不多，有时差别极大，对人而言甚至一种有利一种有害。化学式为C17H20O的努特卡酮两种对映体的柚香竟然相差750倍之多（据宋心琦的文章，见《国外科技动态》2001年11期），当然这不是全由那种物质的结构决定的，因为对人的嗅觉起作用的受体也是由手性分子构成的，手性匹配才能产生可感受到的嗅觉。一些昆虫激素也有手性选择性，某种手性的只能吸引雄性，其对应体则只能吸引雌性。在药品当中，药品名称相同但手性构型不同时，药性也不同。如四米唑的左旋体是驱蠕虫药，而右旋体是抗抑郁药；甲状腺素钠的左旋体是甲状腺激素，而右旋体是降血脂药等等（据苑可、戴立信，《科技术语研究》2002年2期）。颇有争议的“反应停”(thalidomide)作为人工合成药，是两种对映体的混合物。有人指出其中一种对应体有治疗作用，而另一种可能有害。于是后来的制药工业和患者对药物的分子手性都很敏感。

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分子就像手套一样，也有所谓的左手和右手手性。但到目前为止，要确定某一分子具有左手还是右手手性是很困难的。在最新一期《科学》杂志上，一队来自加拿大、德国和瑞士的研究人员为这个具有150年历史的古老难题提出了一个新的解决方案，这或将成为医学研究的一项重大进展，为避免药物的有害副作用带来希望。

最为人熟知的分子手性现象体现在酸奶中，细菌培养物会产生左旋或右旋乳酸。在这两种类型中，左旋乳酸要比右旋乳酸对肠道菌群产生更有益的影响。在其他物质中，右旋手性危害性更大，如左旋手性的青霉胺可有效对抗关节炎，而其镜像形式则有毒。

但如何确定分子是左手还是右手手性？到目前为止，科学家们使用X射线分析法，仅能在固态晶体物质中直接确定手性。但该方法存在的问题是，要对每一种晶体物质进行分析，或是简单地将其纳入一个合适的晶体并不容易。因此，在此项新研究中，研究人员开创了一种在气相中直接测定左右手性的新方法。

新方法基于爆炸引起的“放大”效应。给橡胶手套充气直到它破裂，此时如果在相反方向跟随每个手指的轨迹，你就能获得原始手套的样子，并看到它是左手的还是右手的。研究人员将类似的方法用到了研究分子上。

实验主体“溴氯氟甲烷”是一种易挥发的液碳化合物，其带有4个不同的键合伙伴。分子具有四面体形状，碳在中间，氢、溴、氯、氟在四角。四角的键合伙伴的分布情况决定着分子的手性。研究人员利用强激光束去除所有原子中的电子，此时分子将带有5个正电荷，正电荷之间的高互斥性导致了爆炸。粒子于是在一个用于确定飞行持续时间和影响位置的探测器内相互碰撞，从而可建立起粒子的飞行路径。由此，研究人员就能重构出爆炸前分子中原子的空间分布。

研究人员表示，该方法为在物理学、化学和医学中研究和分析手性分子打开了新的视角。在未来，药物将可按照只存在所需手性分子的方式来生产，如此患者就可减少服用剂量，避免药物的副作用。