分子就像手套一樣,也有所謂的左手和右手手性。但到目前為止,要確定某一分子具有左手還是右手手性是很困難的。在最新一期《科學》雜志上,一隊來自加拿大、德國和瑞士的研究人員為這個具有150年歷史的古老難題提出了一個新的解決方案,這或將成為醫學研究的一項重大進展,為避免藥物的有害副作用帶來希望。
最為人熟知的分子手性現象體現在酸奶中,細菌培養物會產生左旋或右旋乳酸。在這兩種類型中,左旋乳酸要比右旋乳酸對腸道菌群產生更有益的影響。在其他物質中,右旋手性危害性更大,如左旋手性的青霉胺可有效對抗關節炎,而其鏡像形式則有毒。
但如何確定分子是左手還是右手手性?到目前為止,科學家們使用X射線分析法,僅能在固態晶體物質中直接確定手性。但該方法存在的問題是,要對每一種晶體物質進行分析,或是簡單地將其納入一個合適的晶體并不容易。因此,在此項新研究中,研究人員開創了一種在氣相中直接測定左右手性的新方法。
新方法基于爆炸引起的“放大”效應。給橡膠手套充氣直到它破裂,此時如果在相反方向跟隨每個手指的軌跡,你就能獲得原始手套的樣子,并看到它是左手的還是右手的。研究人員將類似的方法用到了研究分子上。
實驗主體“溴氯氟甲烷”是一種易揮發的液碳化合物,其帶有4個不同的鍵合伙伴。分子具有四面體形狀,碳在中間,氫、溴、氯、氟在四角。四角的鍵合伙伴的分布情況決定著分子的手性。研究人員利用強激光束去除所有原子中的電子,此時分子將帶有5個正電荷,正電荷之間的高互斥性導致了爆炸。粒子于是在一個用于確定飛行持續時間和影響位置的探測器內相互碰撞,從而可建立起粒子的飛行路徑。由此,研究人員就能重構出爆炸前分子中原子的空間分布。
研究人員表示,該方法為在物理學、化學和醫學中研究和分析手性分子打開了新的視角。在未來,藥物將可按照只存在所需手性分子的方式來生產,如此患者就可減少服用劑量,避免藥物的副作用。