鏡像異構物

Print Friendly

鏡像異構物 (Enantiomer)
國立新莊高級中學化學科陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

在化學領域中,鏡像異構物是互為鏡像,無法完全重疊的兩個立體異構物,又稱為掌(手)性異構物(如圖一),就像一個人的左右手,相似又相反。鏡像純化合物 (enantiopure compounds) 只含有一種掌性的分子。

當一對鏡像異構物被置於無其他鏡像的環境中,兩者具有相同的化學與物理性質,兩者會使平面偏極光 (+/-),唯一不同的是偏轉角度相同,但偏轉方向恰好相反。等量鏡像異構物形成的混合物,稱為消旋 (racemic),對平面偏極光的偏轉角度為零。

一對鏡像異構物與另一對不同的鏡像異構物發生反應時,確實表現出不同的化學性質。由於生物體內的許多分子本身就是鏡像異構物中的一種,所以一對鏡像異構物在生物體內(包括人體)往往造成不同的效果。

單一鏡像異構物的製備

要製備鏡像純化合物有兩個主要策略,第一個策略稱為掌性分離,此法先製備消旋混合物,再將各異構物分離。巴斯德 (Louis Pasteur) 最早分離出酒石酸的異構物,因為此二種鏡像異構物由溶液中結晶析出時,具有不同的對稱性。另一個較不普遍的方法為鏡像自身不對稱法 (enantiomer self-disproportionation)

第二個策略為不對稱合成:使用各種不同的技術製備所要的化合物,以得到高的鏡像異構物過量值 (enantiomeric excess)。可用的技術包含使用掌性起始物(掌性共用合成 (chiral pool synthesis)),使用掌性輔助劑 (chiral auxiliaries) 和掌性催化劑 (chiral catalysis),以及運用不對稱誘導 (asymmetric induction)。使用酶(生物催化劑)也可能產生所要的化合物。鏡像收歛合成法 (enantioconvergent synthesis) 是由消旋混合物為前驅物分子,合成的產物僅含一種鏡像異構物,也就是說反應物是兩種鏡像異構物,經過反應得到的產物是單一鏡像異構物,如Sharpless epoxidation反應。

鏡像純藥物

化學製程的進步,使得製藥廠把原來以消旋混合物銷售的藥物,改以具有不同性質的個別鏡像分別銷售,仍然有利可圖。對某些藥物而言,只有一種鏡像異構物具有藥效,如佐匹克隆 (zopiclone),一種安眠劑,只有S型的鏡像異構物具有藥效,稱為 eszopiclone。美國食品藥物管理局 (FDA) 允許此類一度無專利的藥取得專利,並以另一藥名重新上市。但另一個案例為伊普膜衣錠(ibuprofen,一種退燒鎮痛藥),因為無論由消旋混合物中分離或合成有效的單一鏡像異構物,均不符合經濟效益,因此以消旋混合物銷售,病患必須服用兩倍的劑量。

已經在市面銷售的消旋混合物與其單一鏡像異構物,有以下實例:

● 安非他命(1-苯基-2-丙胺,非法交易的安非他命也是消旋混合物)和S型1-苯基-2-丙胺,藥名為Dexedrine。

● Bupivacaine又名Marcin,為一種麻醉藥,其S型鏡像異構物levobupivacaine又名Chirocaine。

● Cetirizine又名Zyrtec或Reactine,為一種抗過敏藥,其R型鏡像異構物levocetirizine又名Xyzal。

● Citalopram又名Celexa或Cipramil,可治療憂鬱與焦慮,其S型鏡像異構物escitalopram又名Lexapro或Cipralex。

● 甲基芬尼特 (Methylphenidate) 又名利他能 (Ritalin),一種治療過動兒症候群的藥物,其右旋(R,R型)鏡像異構物dexmethylphenidate又名Focalin。

● 莫待芬寧 (Modafinil) 又名不夜神 (Provigil),一種不眠藥,其R型鏡像異構物armodafinil又名Nuvigil。

● Ofloxacin又名Floxin,一種抗生素,其S型鏡像異構物Levofloxacin又名Levaquin。

● Omeprazole又名Prilosec,一種抑制胃酸分泌的藥物,其S型鏡像異構物esomeprazole又名Nexium。

● 瘦肉精 (Salbutamol) 又名Ventolin,為治療人類氣喘的藥物,被誤用為豬肉及鵝肉的瘦肉精,其R型鏡像異構物levalbuterol又名Xopenex。

● 佐匹克隆又名Imovane,一種安眠藥,其S型鏡像異構物eszopiclone又名Lunesta。

● 沙利竇邁  (Thalidomide) 是消旋藥物的例證,它的一種鏡像異構物用於有減少懷孕婦女噁心嘔吐的正面效果,但另一種鏡像異構物有毒,而且有產生畸形胎的副作用。然而,兩種鏡像異構物在體內會互相轉換,所以單一鏡像異構物製成的藥物也不能防止另一種鏡像異構物產生副作用(不過,有可能減輕副作用,端視其在體內的轉換速率而定)。

發表迴響

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *


6 − 3 =