手性药物指分子结构中存在手性因素,而且具有药理活性的手性化合物组成的药物,其中只含有效对映体或者以有效对映体为主。手性因素包括手性碳原子、手性硫原子、手性磷原子、手性平面、手性轴等。对映体指分子互相为不可重合的实物和镜像的立体异构体。含手性因素的化学药物的对映体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性可能存在显著的差异,这种差异源自药物与受体的相互作用。根据现代受体理论,药物分子与受体的结合是化学性的,受体能准确识别并结合某些特异性分子几何结构。因此在药物研发早期,必须将手性药物拆分成单个对映体分别进行药理活性等方面的研究。
为了解手性药物分子在生物体系中功能,确定其绝对构型非常重要。目前确定手性药物分子绝对构型的方法可以归纳为四类:①有机合成。②基于手性试剂化学反应和核磁共振(NMR)的Mosher法。③X射线单晶衍射。④光谱学方法。其中,有机合成是最早的确定分子手性的方法,即将目标分子反合成分析,从初始已知手性的化合物开始,通过手性控制的有机化学反应,将其转化为目标化合物的方法。修订了的Mosher法首先将分子与手性试剂反应,继而通过判断其NMR位移确定手性分子的绝对构型,该方法要求分子中必须含有某些基团或者需要衍生化,而且要用到昂贵的手性试剂。基于Bijvoet法的X射线衍射也时常成为有机化学家的一项重要选择,而要确定绝对构型需要分子中有“重原子”,而且适合的单晶培养也时常限制了它的应用。与前三者相比,光谱学方法由于对样品(纯度、官能团、结晶与否等)要求不高,测量过程无损失,因而得到了广泛应用。在光谱方法中,最有名和应用最广泛的手性分子光学性质为旋光(OR)和圆二色谱(circular dichroism; CD)。组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏光在通过手性介质时吸收系数不同,吸收系数之差Δε随波长变化即可获得CD。对映异构体的CD谱图呈现正负相反。传统的CD是指波长在200~400纳米的吸收谱。70年代,由于“八区律”“激子手性法”等方法的发现和发展,CD得到了广泛应用。然而,传统的CD要求手性分子必须有紫外吸收,这一点成为限制其应用的重大问题。20世纪70年代,Holzwart,Nafie和Stephens等先后成功测定了红外光区频率下的圆二色谱,即振动圆二色谱(vibrational circular dichroism; VCD)。此后,随着傅里叶变换红外光谱等新技术的发展,VCD的测量范围逐渐扩大为4000~750厘米-1,测量精度不断提高,信噪比不断降低。VCD确定手性分子绝对构型已经得到越来越广泛地应用。