手性药物：分子左右手的产业价值

手 性 化 学 作 为 贯 穿 食 品、 医 药、 日 化等 多 个 领 域 的 基 础 科 学， 其 发 展 潜 力 与 实用 价 值 正 在 持 续 释 放。 从 分 子 识 别 到 产 业应用，手性研究正在创造更多的可能性。

手性农药绿色希望

农业是衣食之源和生存之本。农业发展水平直接影响着土地的产出规模和人们的生活品质。尽管农业工程包括许多环节，但病虫害防治无疑是其中最重要的环节之一。随着食品安全和生态保护意识的提高，手性农药在农业生产中的应用也越来越广泛。

手性农药，是指具有手性特征的化学农药，其生物活性往往只存在于一个或少数几个对映体之中。农药有杀虫、杀螨、杀菌和除草等功能区别，不同靶标与不同手性分子的匹配关系存在差异，也会使不同手性分子表现出不同的生物活性。

以前，大多数农药都是以对映体的外消旋混合物（外消旋体的一种固态形式）形式存在的。这些对映体在生物活性、生态毒性和环境行为方面表现出一定的差异。比如，在芳氧基丙酸类除草剂中，除草活性成分几乎全部集中在R-对映体上，S-对映体几乎没有除草活性。当除草剂被喷洒到土壤中后，S-对映体会留在土壤中而造成一定的污染。使用有效对映体的农药可以显著提高药效，并减少无效、低效、有害、有毒成分的残留。

随着手性合成技术的进步，越来越多的高活性单一构型手性农药纷纷面世。这类农药具有更高的活性，能与靶标生物体内的受体结合得更加紧密，显著提高药效。由于对其结构进行了优化，这类农药几乎不含低效或有害的对映体，从而降低了对非靶标生物的毒性。而且，相较传统农药，单一构型手性农药更易于降解，对土壤和水源的污染压力较小，能减少对生态环境和人类健康的潜在风险。可以说，单一构型手性农药是实现农作物病虫害绿色高效防控的重要手段，在农业绿色发展中扮演着重要的角色。

诱捕杀虫干扰迷向

作为生态系统的重要组成部分，昆虫在维持生态平衡、促进生物多样性和实现生态功能方面发挥着关键作用。根据其与人类的关系，昆虫可分为害虫和益虫两大类。利用昆虫信息素调控害虫种群数量，已成为现代病虫害绿色防控技术体系的重要组成部分。

昆虫信息素是同种或异种昆虫个体间传递信息、调控行为和生理活动的化学信号物质，具有觅食、求偶、产卵、报警、防御等多种功能。比如，性信息素在昆虫繁殖过程中具有特殊意义，这类特异性化学物质能诱导同种异性个体产生求偶行为和相应生理反应，从而高效识别配偶、完成交配。基于昆虫信息素的多项功能，人工合成的昆虫信息素可通过行为调控实现精准、高效的害虫防治。

从分子层面来看，昆虫信息素具有特定的立体化学结构。生物体对信息物质表现出高度的手性识别能力，这种特性增加了信息传递的复杂性和专一性。许多昆虫信息素分子具有手性特征，使其能够被特定受体识别。这种分子识别机制不仅保证了种内通信的有效性，还在维持生态系统平衡方面发挥了重要作用。

昆虫信息素防治技术具有显著的环境友好特性，其作用靶标明确，仅针对特定害虫，对其他非靶标生物安全无害。由于信息素具有极高的生物活性和物种的特异性，在实际应用时，每亩仅需毫克级剂量即可达到害虫防治效果。

目前，该技术已形成完整的应用体系，包括虫情监测、交配干扰、检疫处理和种群控制等多个方面。深入研究信息素分子手性与生物活性的构效关系，将进一步提升害虫防治的精准性和有效性。

手性弥香别具一格

手性异构体在感官特性上表现出显著的立体选择性差异，最典型的就是气味截然不同。以氨基酸为例，D-缬氨酸呈甜味，L-缬氨酸则呈苦味；味精的主要成分L-谷氨酸钠有显著的鲜味，而D-谷氨酸钠则几乎无味。这种立体选择性感知现象在香料化学领域尤为突出。

在香料分子中，异构体的不同直接影响香料的香气特征。比如，薰衣草精油的香气主要由R-薰衣草醇贡献，这使得薰衣草精油呈现出花香、药香、柠檬香和鲜橘香的复合香气，而S-薰衣草醇只有非常弱的气味。再比如，柑橘类水果果皮中的右旋柠檬烯含量很高，为70%～95%，释放出典型的甜橙或橘子清香；而左旋柠檬烯在柑橘类水果中的含量极少，它的主要天然来源为松科植物，气味表现为木质调与松脂气息。

天然香料中特定手性异构体（优势构型）的普遍存在，证实了立体结构与香气特征之间存在密切关联。现代香料工业正朝着选择性合成特定手性异构体的方向发展。不对称合成、生物催化等技术的进步将推动高光学纯度香料的生产，实现用量减少而效果提升的双重效益。这不仅可以提升感官体验，更符合绿色化学要求和可持续发展理念。

(文内配图均已获得图虫创意授权）

本文节选自《百科知识》2025.11A

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