《药物设计学》讲义20090209(6)

2020-12-22 08:35

华东理工大学药学院

分子结构中,构型(Configuration)和构象(Conformation)是两个十分重要但又容易混淆的概念。构型是指在给定的化学结构下,分子中原子在键合时所形成的不同的空间排列。化学结构相同而构型不同的分子称为立体异构体,这样的异构体能稳定存在,并且如果它们混合在一起可以被一一分离出来。而构象是指在化学结构和构型都相同的情况下,分子中的原子由于单键的内旋转而在空间形成的不同的构象体。这些构象体可以相互转化,并在一定温度下达到动态平衡,但却无法通过分离得到纯净的个体。分子中单键数越多,其可能的构象体就越多,分子的柔性也就越大。

手性(Chirality)是分子构型的一个重要因素。与4个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(又称手性中心,常用*C表示,图2),含有一个手性碳原子的分子称为手性分子,手性分子具有一对对映异构体,相互间呈实物与镜像关系(如图2所示)。

一对对映异构体中,使平面偏振光向左旋的为左旋体,用“(-)-”或“l-”表示。使平面偏振光向右旋的为右旋体,用“(+)-”或“d-”表示。左旋体与右旋体,旋光度相同、旋光方向相反。等量的左旋体与右旋体相混合形成外消旋体。外消旋体一般用(±)或(dl)、DL等表示,没有旋光性。含有两个或两个以上手性中心的分子,理论上来说将具有2n个旋光异构体。其中呈镜像对称的两个异构体为对映异构体,不能形成镜像对称的两个异构体则称为非对映异构体。

图2、手性中心与对映异构体示意图(WXYZ代表手性碳原子上不同的取代基团)。

上述DL构型为相对构型,因为需要采用旋光仪来测定旋光性才能确定构型,很不方便,且对多手性中心的分子,DL不能区分各手性碳的构型。因此,通常采用RS构型来确定分子的手性,具体确定规则请参阅有机化学教材。RS构型又称为绝对构型,能对分子中的每一个手性碳都给出明确的构型。

许多药物是手性分子,这主要是因为构成药物靶标的基本单元-氨基酸等是手性的(参见图3),目前世界上销量最大的10个药物中有9个是手性药物。由于对映异构体的物理化学性质非常相似,但生物活性可能相近,也可能完全不同,甚至有毒性,因此对映异构体需要拆分,或者采用手性定向合成方法只合成一个异构体,从而得到手性药物。


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