【手性物普及系列 10.】

 (10. 手性物的来源  ②外消旋体分离拆分:）

由于手性化合物中两个对映异构体多是相互依存的，所以我们无论是从天然产物提取，或是一般合成得到的基本上是外消旋体，那么，要想得到其中一种对映体，则须要分离拆分的技术手段。因为手性对映体的物化性质几乎相同，所以手性对映体的分离拆分是手性物研究的难点和热点。

要深入了解手性对映体的分离拆分，先得补充一下外消旋体内的两种对映体的储存形态。一般地说，外消旋体是左右旋对映异构体等量的混合物，实际上，外消旋体中两种对映体各自结晶后形成晶体的混合物是为外消旋混合物；如果两种对映体按一定比例搭配结晶，形成有固定组成的混晶恰似化合物一样的，是为外消旋化合物；如果两种对映体没结晶就混合在一起，排列无序，形成的是外消旋固体溶液。检验这三种形态只须加入一定量的某一纯对映体，就会发现外消旋混合物的熔点会上升，外消旋化合物的熔点会下降，外消旋固体溶液的熔点不会有明显变化。

为此，外消旋体的分离拆分方法有以下几种：

1)  直接结晶拆分法：对于各自结晶的外消旋体混合物，可在饱和溶液中加入纯对映体之一，冷却使其同种对映体结晶析出；然后在加热使其饱和后，再加入另一种对映体，又冷却使之结晶；这样反复多次，使两种对映体分别展转多次结晶析出。这是成本较低的一种方法，但只适宜于外消旋体混合物。

2)  化学拆分法：筛选一种手性拆分试剂，可与外消旋体中的两个对映体进行差异性的反应，形成差异性的非对映体。两个非对映体有着较大的物理化学差异，这样就可以再针对性地用物理或化学的方法将其分离拆分，然后用解析剂去除拆分试剂，还原为两种光学纯的手性对映体。[2016年，杨季冬教授团队的研究生曾小清、郭媛两同学用环糊精与D/L-色氨酸反应生成非对映体的“环糊精-色氨酸”包合物非对映体，然后分别重结晶各自析出后解析还原得到两种纯的色氨酸，为此申请了中国发明专利。]

3)  生物拆分法：利用微生物酶拆解外消旋体，其原理是先将外消旋体进行酰基化、酯基化；然后在高选择性催化酶的参与下，选择性让酰基或酯基水解；先是优先水解还原其中一个对映体，然后再在进一步酸化水解，或在特殊溶剂下萃取得到另一个对映体。由于酶的高效性和高选择性致使生物拆分法比较化学拆分法更加高效和低成本。

4)手性色谱分离拆分法：即采用手性固定相或添加了手性试剂的流动相进行手性对映异构体分离的色谱技术。液相色谱和气相色谱都可以进行手性对映体的分离拆分。它是利用手性固定相或手性流动相中的手性试剂与被测手性异构体分子的空间和特异相互作用的差异，将对映体拆分开。

手性色谱法（chiral chromatography）是20世纪80年代以后发展起来的利用手性固定相（chiral stationary phase，CSP）或手性流动相（chiral mobile phase，CMP）以及手性衍生化试剂（chiral derivazation reagent，CDR）分离分析手性化合物的对映异构体的色谱方法。GSP和GMP法称为直接法；CDR法称为间接法。手性色谱分离法的基本原理是对映异构体与手性选择物(固定相或流动相添加剂)作用，形成瞬间非对映立体异构的“配合物”，由于两个对映异构体形成的“配合物”的稳定性不同的差异，从而得到分离。 

       随着科学技术的发展，手性对映体分离分析领域除了上述四种较为成熟的技术方法以外，还发展了选择吸附法、诱导结晶法和手性膜分离拆分法等多种拆分方法。

                                                                    丰都智愚河畔环境技术工作室