外消旋体（旋光性分子与对映体的混合物）

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更新时间：2023-05-23
外消旋体
旋光性分子与对映体的混合物
外消旋体是一种具有旋光性（见旋光异构）的手性分子（见手征性）与其对映体的等摩尔混合物。它由旋光方向相反、旋光能力相同的分子等量混合而成，其旋光性因这些分子间的作用而相互抵消，因而是不旋光的。并且，虽然对映体的物理性质一般相同，但外消旋体的物理性质如熔点、溶解度等与对应的对映体性质常常是不相同的。外消旋体常用D，L-标记，如右图所组成外消旋体的两种分子除旋光方向相反外，其他物理、化学性质相同，外消旋体是由一个具有潜手性中心的分子在生成一个手性中心时的必然产物。
基本信息
中文名
外消旋体
外文名
racemate
定义
一种具有旋光性的手性分子与其对映体的等摩尔混合物
类型
化学
性质
药物
解释
由左手性和右手性的对映异构体组成的等摩尔混合物
收起
简介
性质
根据药物的不同，有些药物是其多个对映体之一，而有些药物则为外消旋体。事前必须就药物对映体的药理学效果作验证，以减少危险发生。
外消旋体
分类
1、外消旋化合物：左旋体与右旋体分子之间有较大亲和力，两种分子在晶胞中配对，形成计量学上的化合物晶体。它们熔点多数高于纯旋光体，溶解度则低于纯旋光体。
2、外消旋混合物：纯旋光体之间的亲和力更大，左旋体与右旋体分别形成晶体。它们熔点通常低于纯旋光体，溶解度则高于纯旋光体。
3、外消旋固体溶液：纯旋光体之间，与对映体之间的亲和力比较接近，两种构型分子排列混乱。熔点、溶解度和纯旋光体比较接近。
拆分
如果要从外消旋体的一对对映体中分离出其中之一，必须经过拆分的步骤。
1、通过化学反应：拆分剂，如常用的光活性碱包括奎宁、马钱子碱等，光活性酸则包括酒石酸、樟脑磺酸等。
2、酶解。
3、晶种结晶。
4、柱色谱。
用物理、化学或生物的方法将一外消旋体拆分为纯的左旋体和右旋体的过程。拆分的方法有：
① 手工或机械法：如果对映体为呈明显的物体与镜像关系的半面体结晶时，可用手工方法将这两种晶体分开，例如外消旋酒石酸钠铵。
② 播种法，在外消旋体的过饱和溶液中，播入其中一个纯的对映体晶种，会导致这一对映体结晶析出，而在母液中留下另一对映体。在工业生产上，这一方法具有工艺简便、成本低廉的特点。
③ 生物法：某些微生物能有选择地将一对对映体中的一个加以破坏或消化掉，从而剩下另一异构体。这也是工业生产中常用的方法，产物的旋光纯度很高。
④ 选择吸附法：利用某些光学活性物质作吸附剂，有选择地吸附外消旋体中的一个对映体，达到拆分的目的，例如各种色谱法，其中包括离子色谱法，特别是配位离子交换法等。
⑤ 某些物理方法：例如，用一定波长的圆偏振光照射某些外消旋体时，能将其中一个对映体破坏而得到另一对映异构体。
⑥ 消旋归还拆分法：一些外消旋化合物在某些手性试剂的作用下，能使对映体之间经中间平衡而发生转化，将不需要的一个异构体转变为需要的对映体。
⑦ 化学法：这是最重要、最常用的拆分法。它是将一对对映体转变为非对映异构体，即在一对对映体分子中引入同一的手征性基团，从而生成一对非对映异构体，再根据一对非对映异构体在物理性质上存在的差异而将二者拆分，分开后再把所引入的手征性因素除去，即可得到纯的左旋或右旋体。
资料
内消旋体
分子内含有不对称性的原子，但因具有对称因素而形成的不旋光性化合物。例如内消旋酒石酸分子内虽然含有两个不对称碳原子C*，但由于它们具有对称因素，一半分子的右旋作用被另一半分子的左旋作用在内部所抵消，因此是一个不旋光性化合物。
消旋原因
传统解释：分子内有一对称面，对称面两边的部分，成实物和镜象的对映关系，两部分的旋光度数相等，旋 光方向相反，旋光性彼此抵消。
新解释：螺旋结构是引起旋光性的根本原因。左螺旋一定呈现左旋性；右螺旋一定呈现右旋性。如果分子内存在多个螺旋，则分子的旋光性取决于所有螺旋旋光度的代数和。当代数和为正时，是右旋的；代数和为负时是左旋的；代数和为零时则无旋光性。所有内消旋体都属 于代数和为零的一类化合物。这里所指的螺旋方向和物理学中的规定，以及习惯上的规定是一致的。