國際著名期刊《納米學報》最新在線發(fā)表題為《手性斯格明子與手性花相互作用》的論文，指出活性物質(zhì)的手性性質(zhì)在活性物質(zhì)與手性結(jié)構(gòu)相互作用的動力學中起著重要作用。國際著名期刊《自然》雜志也公布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學問題，“為什么生命需要手性”這一問題位列其中，足見手性的重要性。

手性是什么

人有兩件寶，雙手和大腦。手是身體的一部分，我們對它是否有足夠的了解，是否考慮過這樣一個簡單的問題：我們的左手和右手能重合嗎？答案是否定的。我們的左手與右手互為實物與鏡像的關系，外形一致，但是無法重合。有趣的是，在自然界的其他物質(zhì)中，手的這種特征也廣泛存在。因此，我們形象地將某種物質(zhì)與它的鏡像無法重合的特征稱為手性征或手性。

從微觀的分子到宏觀的宇宙，手性存在于每一個物質(zhì)層次。簡單地說，具有手性特征的分子被稱為手性分子。手性分子有一個最基本的性質(zhì)，那就是旋光性，而不具有手性的分子稱為非手性分子，非手性分子無旋光性。

如果一個分子由于它的原子或基團圍繞著某一點的非對稱排列而產(chǎn)生手性，那么我們就將這個點稱為手性中心，比如，將甲烷分子中的三個氫原子分別替換為烷基、羥基和羧基，就得到了一個表現(xiàn)出旋光性的乳酸分子。在這里，我們可以將4個不同基團相連的碳原子稱為不對稱碳原子或手性碳原子。

孿生兄弟：對映異構(gòu)體

每個手性分子都具有兩種不同的空間構(gòu)型，這兩種具有不同空間構(gòu)型的分子互為對映異構(gòu)體。對映異構(gòu)體的原子和官能團都是一致的，僅在空間排列上有差異。因此，它們在非手性環(huán)境中的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)基本上也是相同的，例如熔點、沸點、溶解度等。我們在這里將高度相似的對映異構(gòu)體比喻為孿生兄弟。對映異構(gòu)體之間互為實物與鏡像，但是不能重合。

手性藥物療效大不同

需要注意的是，對映異構(gòu)體在手性環(huán)境中所表現(xiàn)出的性質(zhì)是不同的。在生物體內(nèi)，各種酶和底物都具有手性，因此對映異構(gòu)體在生理作用和藥理活性方面表現(xiàn)出很大的差異。在20世紀60年代，歐洲各地出生了大量手腳異常的畸形嬰兒，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)是母親在懷孕期間服用了一種手性藥物——反應停。

如果將一對對映異構(gòu)體等量地混合在一起，就可以獲得一種旋光度為零的組成物，我們稱之為外消旋體。反應停就是手性藥物沙立度胺的外消旋體。R—沙利度胺具有緩解妊娠反應、止吐和鎮(zhèn)靜等作用，而S—沙利度胺具有強烈的致畸性。因此，R—沙利度胺和S—沙利度胺混合后形成的藥物反應停，會使嬰兒畸形。

在化學領域，手性分子具有許多重要的應用，特別是在藥物領域。藥物分子通常是手性的。手性藥物的對映異構(gòu)體在生物體內(nèi)的生物利用度和代謝速率可能會不同，藥物的治療效果和毒性可能會因手性異構(gòu)體的不同而產(chǎn)生顯著的差異。目前市售超過50%的藥物是手性藥物。

手性相關研究的最新進展

當前，關于手性研究的國際前沿主要分為這幾方面：首先是手性物質(zhì)的合成和分離技術。由于手性藥物的藥效和毒性不同，因此對于藥物的合成和分離技術有著很高的要求。目前，研究人員主要依靠手性分離技術和不對稱合成技術來解決這個問題。2001年和2021年諾貝爾化學獎均出在手性不對稱合成領域。

其次，手性啟發(fā)了我們對地球生命，甚至宇宙起源的重新認識。生命為什么需要手性？手性化合物在生命體中的作用機理一直是研究人員追逐的熱點問題。

作為一項重要的自然屬性，手性已滲透到化學、生命科學、材料科學等多個領域，其研究也在不斷深入發(fā)展。掌握手性的一些基本知識，有助于我們在生活中正確認識和看待手性藥品，深入理解自然界中的手性現(xiàn)象。

（第一作者系西北師范大學教授、博士生導師，第二作者系西北師范大學碩士研究生）