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手性化合物的分離被認(rèn)為是有挑戰(zhàn)性的色譜分離技術(shù)之一。因?yàn)樯V分離技術(shù)往往是利用混合樣品各組份在固定相(色譜填料)和流動(dòng)相中的分配系數(shù)不同,當(dāng)流動(dòng)相推動(dòng)樣品中的各組份在色譜填料填充的柱中遷移時(shí),由于各組份在兩相中進(jìn)行連續(xù)反復(fù)吸附和脫附或其他親和能力作用的差異,從而形成差速移動(dòng),達(dá)到分離的目的。分子之間的物理和化學(xué)性質(zhì)相差越大,越容易建立色譜分離方法。但手性分子就像左右手一樣,看起來似乎一模一樣,其分子組成、分子量一樣,物理和化學(xué)性質(zhì)也相同,只是它們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)上卻無法完全重合,因此分離難度很大。在精細(xì)化工、生物工程及制藥工業(yè)中制備高純度的單一對(duì)應(yīng)體手性分子將具有巨大的商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景,因此建立對(duì)映體的手性分離方法顯得日益重要。因?yàn)樵S多手性藥l物真正起作用的是其中的一種單一對(duì)映體,而另一種對(duì)映體可能不僅無藥理作用,還會(huì)有副作用。
突破手性色譜填料的制造壁壘,不僅要解決大孔硅膠基球生產(chǎn)問題,還要解決纖維素和直鏈淀粉生產(chǎn)及其衍生化工藝問題;有了硅膠基球及手性材料后,還要解決涂覆和偶聯(lián)工藝問題。纖維素和淀粉通常是極為常見而豐富的物質(zhì),但能夠滿足手性色譜填料制備要求的纖維素和淀粉卻極難獲得,尤其是直鏈淀粉。全世界上只有日本的一家公司可以買到,但其價(jià)格超乎一般人的想象,每公斤直鏈淀粉的價(jià)格高達(dá)60萬人l民幣。為了開發(fā)手性色譜填料,我們?cè)陧?xiàng)目開發(fā)期間以這種天價(jià)買了日本的直鏈淀粉,遺憾的是即使用這么昂貴的直鏈淀粉,做出的手性色譜填料,其性能還是達(dá)不到日本公司的水平,因此好的東西即使我們花天價(jià)也不一定能買到。
首先讓我們看一下我們化學(xué)家是如何做的?對(duì)于一個(gè)微觀分子世界,化學(xué)家就是上帝之手,現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展到足可以讓化學(xué)家設(shè)計(jì)和創(chuàng)造很多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子,只不過化學(xué)家在創(chuàng)造這些分子時(shí)往往沒有上帝之手的靈巧和能力,化學(xué)家創(chuàng)造的分子會(huì)經(jīng)常同時(shí)形成一對(duì)有互為鏡像關(guān)系(對(duì)映體)的分子。這種對(duì)映體分子就象左右手關(guān)系一樣,左手的鏡像就是右手,但左右手永遠(yuǎn)無法重疊,因此這種對(duì)映體分子也就叫手性分子。
一方面化學(xué)家在不斷學(xué)習(xí)上帝之手希望在創(chuàng)造分子時(shí)只做成一種構(gòu)像的分子而不希望有另外一種構(gòu)象分子的存在。雖然這一對(duì)對(duì)映體的分子所有物理化學(xué)性能都一樣,但當(dāng)這一對(duì)分子與具有手性結(jié)構(gòu)的生命體結(jié)合時(shí),可能只有一種構(gòu)象的分子在起作用,另外一種構(gòu)象的分子卻沒有作用甚至起反作用。就像有一些手性藥l物分子,其中只有一種構(gòu)象分子可以治l病,另外一種不僅不能治l病而且可能致病。20世紀(jì)50至60年代初的“海豹嬰兒”事件,就是因?yàn)樵袐D在懷孕期間因服用“反應(yīng)?!倍鴮?dǎo)致的慘痛教訓(xùn),因其藥l物中“反應(yīng)停”的一種構(gòu)象具有鎮(zhèn)靜作用,而另外一種構(gòu)象對(duì)胚胎有很強(qiáng)的致畸作用。