镜像异构物的分离方法（上）？ 目前医学上很多药物都是拥有一个或多个立体中心的化学分子，在这些药物中，有些药物的镜像异构物对人体有强烈副作用，最着名的就是 1953 年德国格兰泰公司发明的抗妊娠反应药物沙利窦迈 (thalidomide)（图一），1956 年贩售，但在 1960 年时发现产下畸形儿的数量有不寻常提升，在调查过畸形儿的母亲后发现大多都有服用沙利窦迈，最后德国格兰泰公司在 1961 年 11 月撤回市场上所有沙利窦迈，但在这短短五年期间，造成了上万名海豹肢症 (phocomelia) 的孩童（图二）。 图一、沙利窦迈的化学结构式。（图片来源:自製） 图二、患有海豹肢症的小孩。（图片来源:Leonard McCombe / Time Life Pictures / Getty Images） 经过化学家的研究后发现，( R )-Thalidomide 是对人体是无害的，但 ( S )-Thalidomide 就是造成海豹肢症的主因，这件事让化学家了解不同的镜像异构物在人体里面的反应是大相逕庭的，想要得到单一镜像药物可以使用不对称合成 (asymmetric synthesis)，藉由加入一些有光学活性的分子（很多是由天然物分离出来）来控制其产物的立体选择性，这也是近年来有机化学家努力发展的领域，但有些药物的製程很难达到只有单一镜像产物，因此要纯化这些镜像异构物便是化学家必须面对的挑战。 镜像异构物的大部分物理性质（如沸点、熔点、极性……等等）在非手性环境下都相同，因此不能用传统分离方法如（蒸馏、单纯再结晶、管柱层析……等）分离，世界上第一个使用物理方法分离镜像异构物的是巴斯德 (Louis Pasteur)，他利用光在 ( R )-form 与 ( S )-form 其偏转角度相同，方向相反的性质，使用物理方法分离原本是外消旋混合物 (racemic mixture) 的酒石酸钠氨盐 （图三）。 图三、酒石酸钠晶体。（图片来源:自製） 在化学家多年努力下，分离外消旋混合物的方法变成了一个研究领域：手性拆分 (chiral resolution)，手性拆分（图四）又细分为很多种方法：结晶法、化学拆分法、管柱法、生物拆分法、动力学拆分法、萃取拆分法……等各式各样的技术来因应不同的外消旋混合物 2 。 图四、手性拆分法。（图片来源:自製） I 、 管柱层析法（管柱法）： 在实验室最普遍的分离方法是高效液相手性管柱层析法 3 ，是实验室中常有的手性分离设备（图五）。其原理是在管柱上涂装 (coating) 上一层单一光学异构物，利用光学异构物在手性环境中物理性质不同来分离，如图六所示；就好像人群每个人都伸出右手想和你握手，你伸出左手的就没办法握手而顺利通过，但伸出右手的人就会一直握手而留下。但并不是所有外消旋混合物都可以利用此方法，因此实际操作又分为两种方法，一个是找到最好的手性固定相 (chiral stationary phases) 涂装在管柱上，二是将欲分离的外消旋混合物作延伸，使其适用在已有的手性管柱分离，管柱法的优点是能应用在大部分的光学异构物，缺点是昂贵、分离量少。 图五、高效液相手性管柱层析仪与手性管柱。（图片来源:自製） 图六、手性拆分法原理示意图。（图片来源:自製） 连结：镜像异构物的分离方法（中） 参考文献 Pasteur, L. (1848). Recherches sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et les sens de la polarisation rotatoire . Impr. Bachelier. Carvalho, P. O., Cass, Q. B., Calafatti, S. A., Contesini, F. J., & Bizaco, R. (2006). Review-Alternatives for the separation of drug enantiomers: ibuprofen as a model compound. Brazilian Journal of Chemical Engineering , 23 (3), 291-300. ?i, N., Kitahara, H., Aoki, F., & Kisu, N. (1995). Direct separation of carboxylic acid enantiomers by high-performance liquid chromatography with amide and urea derivatives bonded to silica gel as chiral stationary phases. Journal of Chromatography A , 689 (2), 195-201. Tung et al . (1995) . AIChE Symposium Series , 91 , 64. Maier, N. M., Franco, P., & Lindner, W. (2001). Separation of enantiomers: needs, challenges, perspectives. Journal of Chromatography A , 906 (1), 3-33. Nadin, A., & Harrison, T. (1999). Synthesis of tricyclic pyridones by radical cyclization. Tetrahedron letters , 40 (21), 4073-4076. Lee, W. H., Kim, K. J., Kim, M. G., & Lee, S. B. (1995). Enzymatic resolution of racemic ibuprofen esters: effects of organic cosolvents and temperature. Journal of fermentation and bioengineering , 80 (6), 613-615. 李俊、蔡水洪等 (2001)。化学世界。233。 查看更多
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