什么是消旋作用?

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消旋作用(Racemization)是手性分子失去一个对映体形成的过程. 例如,在酶的催化下,没有手性的甲胺盐酸盐与丙酮醇反应能够生成手性地碳离子中间体(如下图);进而通过其他步骤生成有手性的乙胺和丙二醇,这个过程就被称为消旋作用(Racemization)。 其中中间的手性碳离子由于具有对称面而使得两个构型不同的异头物可以共存。

不过这种平衡会随着外界条件的变化而向某个方向进行得更快一些(如温度、pH值),从而造成这种两异头物的比例相差不大。 如果把这两种分子各自放大、稀释到足够多的时候,再混合在一起,由于两种分子中的原子或基团互相之间的排斥力会大于引力,所以两者不能很好地混溶,就会呈现出明显的颜色差异——含有较多丙二醇的溶液呈黄色而含有较多乙胺的溶液显无色。

实际上,当把含有少量色素的液体混合在一起时经常可以看到上述现象:例如把少量靛青和苯酚混合,或者把少量荧光素和黄嘌呤混合即可观察到明显的颜色差异。这种现象也就可以用上面那个化学方程式来解释。 当然,这个反应是在有机溶剂中进行的,如果加入的水太少,反应无法进行;而如果加入太多的话,又会因为水解而导致最终产物减少,即无法得到大量的具有生物活性的手性物质。因此有必要找到一种既可以促进手性消除又可以有效阻止水解的方法。

1907年,瑞士化学家T.Zincke提出采用“相转移”的方法来解决这个难题——即将需要处理的混和物分散在水和有机相组成的两相系统中进行操作。具体做法是将待处理混和物滴加到由表面活性剂溶解形成的油水中,在剧烈搅拌下进行反应。这样既避免了单独用水做介质时由于双齿作用而导致的水解,同时又提供了足够的进行化学反应的相界面,促进了消旋作用的进行。

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