作者：魯聞生

左氧氟沙星滴眼液、左乙拉西坦片,、左旋氨氯地平片,、右蘭索拉唑膠囊……，相信不少人見過這種藥名上有“左右”的藥物,。我們知道許多東西要區(qū)分左右,，如左右手、左右胳膊等等,，難道藥物也有左右之別,？

其實藥物命名上的左右是一個與“旋轉(zhuǎn)”有關(guān)的話題，現(xiàn)實中,，其“旋轉(zhuǎn)”的方向還是很重要的,，甚至重要到性命攸關(guān)的程度。

將您的手心朝上伸開雙手,，然后慢慢地將雙手靠攏,，直至一只手在另一只手的上面。沒錯,，你的雙手現(xiàn)在就是圖1的樣子,，左右手無法疊合在一起,。

圖1 左手和右手不能疊合

而當(dāng)你將左手的手心貼到鏡子上，你會發(fā)現(xiàn)左手在鏡子里的像與右手是一樣的（請忽略指紋等細節(jié)的不同）,，你的右手與左手在鏡中的像可以完全重疊在一起,。實際上，你的右手正是你的左手在鏡中的像,，反之亦然（圖2）,。

圖2 左右手互為鏡像

一個物體如果不能與其自身的鏡像疊合，我們就稱此物體具有手性,。手性在自然界是廣泛存在的,，如螺旋的貝殼，人的左右手等等,。手性一詞在化學(xué)醫(yī)藥領(lǐng)域運用得更加普遍,，在立體化學(xué)中，不能與鏡像疊合的分子叫做手性分子,，而能疊合的則叫做非手性分子,。分子的手性通常是由不對稱碳引起的，即一個碳上的4個基團互不相同,。我們知道,，碳元素是生命組成中不可或缺的元素，碳原子在形成有機分子的時候,，可以通過4根共價鍵與4個原子或基團形成三維的空間結(jié)構(gòu),，由于相連的原子或基團不同，它會形成兩種分子結(jié)構(gòu),。

分子中原子的連接次序和連接方式是分子的構(gòu)造,，而原子的空間排列方式則是分子的構(gòu)型。構(gòu)造一定的分子,，可能有不止一種構(gòu)型,。凡是手性分子，必有互為鏡像的構(gòu)型,?；殓R像的兩種構(gòu)型的異構(gòu)體叫做對映體。因此,，一對對映體的構(gòu)造是相同的,，只是立體結(jié)構(gòu)不同，它們是立體異構(gòu)體,。

對于異構(gòu)體的命名,，常用的是D-L標記法和R-S標記法。R是拉丁文Rectus的縮寫,，“右”的意思,；S是拉丁文Sinister的縮寫,，“左”的意思。

圖3 乳酸對映體

一對對映體的熔點,、沸點,、相對密度、折光率,、在一般溶劑中的溶解度等性質(zhì)基本相同,，但是它們分子結(jié)構(gòu)上的差異，在性質(zhì)上必然會有所反映,，而偏振光則是這種差異的試金石,。

光作為一種電磁波，其振動方向與光的前進方向垂直,，而且在各個不同方向均有振動,。讓普通光通過一個尼克爾（Nicol）棱鏡，則通過棱鏡的光就只能在一個方向上振動,，這種光就叫做偏振光,。當(dāng)偏振光通過某種介質(zhì)時，如果介質(zhì)能使其振動方向發(fā)生旋轉(zhuǎn),，則這種物質(zhì)被稱為旋光性物質(zhì),。而這種能旋轉(zhuǎn)偏振光的振動方向的性質(zhì)被稱作旋光性。

圖4 偏振光的形成和偏轉(zhuǎn)

能夠?qū)⑵窆獾恼駝臃较蛳蛴倚D(zhuǎn)的物質(zhì),，叫做右旋物質(zhì),，與之相對應(yīng)的是左旋物質(zhì)。凡是手性分子,，都具有旋光性，而非手性分子則沒有旋光性,。對于旋光性,，通常用“ ”表示右旋；用“-”表示左旋,。

旋光性的發(fā)現(xiàn),，實際上是很久以前的事情。1812年,，法國物理學(xué)家讓·巴蒂斯特·畢奧（Jean-Baptiste Biot）開始將自己的研究方向轉(zhuǎn)向光學(xué),，特別是偏振光領(lǐng)域。1815年,，他發(fā)現(xiàn)一些物質(zhì)能使偏振光的振動平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)[1],。盡管他發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，但對于引起這一現(xiàn)象的內(nèi)在原因,，卻始終無法給出合理的解釋,。

讓·巴蒂斯特·畢奧（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

1848年,，法國微生物學(xué)家、化學(xué)家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）在研究酒石酸鹽晶體時發(fā)現(xiàn)其包含有兩種分子式相同的晶體,，對偏振光不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),。但將兩種晶體單獨分開后，則分別產(chǎn)生左旋和右旋,。路易斯·巴斯德認為,，酒石酸溶液不具有光學(xué)活性的原因是因為它同時具有左旋和右旋的光學(xué)特性，兩者互相消弭[2],。

路易斯·巴斯德（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

1875年,，荷蘭化學(xué)家雅各布斯·亨里克斯·范霍夫（Jacobus Henricus van 't Hoff，首位諾貝爾化學(xué)獎獲得者）發(fā)表了《空間化學(xué)》一文[3],，首次提出了“不對稱碳原子”概念,，以及碳的正四面體構(gòu)型假說，即一個碳原子連接4個不同的原子或基團,，初步解決了物質(zhì)的旋光性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,，這項研究結(jié)果立刻在化學(xué)界引起了巨大的反響。隨后,，這些研究成果在制糖工業(yè),、分析化學(xué)、制藥領(lǐng)域中顯示出了重要性,。

雅各布斯·亨里克斯·范霍夫（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

上世紀五十年代,，聯(lián)邦德國Chemie Grünenthal制藥公司研究了一種名為沙利度胺（Thalidomide）的藥物[4]，他們發(fā)現(xiàn)該藥物具有一定的鎮(zhèn)靜作用,，能夠顯著抑制孕婦的妊娠反應(yīng)（止吐等反應(yīng)）,。該藥隨后被推向市場，并被大量使用,。但僅僅幾年,，人們就發(fā)現(xiàn)，母親在懷孕期間服用了沙利度胺后,，出生的嬰兒四肢畸形,、心臟畸形、腎臟畸形或嚴重腦損傷的概率顯著升高,，這類嬰兒因形似海豹而被稱為“海豹胎兒”,，顯然是沙利度胺導(dǎo)致了胎兒異常。1961年,，沙利度胺因為強烈致畸作用而被禁止給孕婦使用,。進一步研究顯示，沙利度胺的R構(gòu)型分子具有一定的鎮(zhèn)靜療效，而S構(gòu)型分子具有強烈致畸作用,。

圖5 Thalidomide分子的兩種手性異構(gòu)體

沙利度胺事件使藥物的手性受到制藥界的廣泛重視,，手性藥物的研發(fā)也逐漸成為醫(yī)藥行業(yè)的熱門領(lǐng)域。分子層次上的“左旋”和“右旋”正在不斷地影響著醫(yī)藥行業(yè)以及人們的健康,。

[1] S. Bassiri, C. H. Papas, N. Engheta, Electromagnetic wave propagation through a dielectric-chiral interface and through a chiral slab, J. Opt. Soc. Am. A, 1988, 5 (9), 1450-1459.

[2] H. D. Flack, Louis Pasteur's discovery of molecular chirality and spontaneous resolution in 1848, together with a complete review of his crystallographic and chemical work, Acta Crystallographica, Section A, 2009, 65, 371–389.

[3]https://www./nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff-bio.html.

[4] https://en./wiki/Thalidomide.

出品：科普中國

制作：中國科學(xué)院化學(xué)研究所  魯聞生

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心