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文档简介

7.14主体一客体概念

立体化学的发展涉及反应的立体选择性和立体专一性，前面是从反应的机理阐述加成反应和取代反应的立体结果。复杂有机化合物的生理活性与它们的立体结构有关，左旋体药物有药效，右旋体可能没有，这是为什么？这是因为药物的生理作用是与机体内生化作用、代谢方式紧密联系在一起的，机体内的生化反应依靠酶的作用，而酶是有高度立体组织的蛋白质。它的高效催化性促进了生命过程中绝大多数的化学转换反应。酶是通过使反应分子的瞬时中间产物稳定化而起作用的。

对于大分子酶的三维结构可以通过x光衍射法测定，这种结构与底物的关系好像是锁和钥匙的匹配，酶的一部分链段包围了底物，要得到最佳匹配，底物才能被酶所活化。下边是酶水解多肽的示意：酶的活性位点的质子把肽链迅速水解并断裂肽键，分解出端头的芳香氨基酸（在上图中分出的氨基酸为苯丙氨酸）。

克拉姆（Cram)从酶—底物的相互关系发展出主体—客体概念。他认为酶的催化作用是酶为主体，底物为客体，合适的主—客关系才能起催化作用。彼得森（Peterson)较早就发现了冠醚能包容金属正离子，例如18-冠-6络合K+，15-冠-5络合Na+，剩下它们的负离子X-。在溶液中X-由于脱离了正离子的束缚，活性大大加强。冠醚能作为相转移催化剂是基于促进油/水溶液中负离子的加成或取代反应（见10.5节）。这一理论用主—客体概念解释，主体为冠醚，客体为金属正离子。

主—客体概念涉及两类物质大小的相容性，18-冠-6有较大孔径可以络合K+,15-冠-5的孔径较小能络合Na+，而不容K+。酶的催化特异性也是由于底物的几何形状而只被某一种酶活化。20世纪70年代人们发现环糊精是一种很好的主体（见19.6节）。它的结构像一只上窄下宽的开口桶，外侧边框是亲水的，内侧是亲油的，可以在空腔中容纳许多有机和无机化合物。那些与空腔几何形状或基团的大小相匹配的分子，就能进入环糊精分子内。

要附带说明的是:常见的环糊精是由6个、7个或8个葡萄糖单元首尾成环的，分别称为α-，β-和γ-环糊精。α-环糊精容纳尺寸较小的分子，γ-环糊精可容纳分子尺寸大的;而β-环糊精则介于a-和γ-类之间，可以容纳中等大小的分子，例如芳香衍生物。重氮苯的还原反应是一个自由基去氮反应，可由次磷酸还原实现（见17.5节）反应产率低于70%。

如果用环糊精催化还原，则产率大大提高，可达80%以上。由于反应过程中生成的芳香自由基包容在环糊精空腔内，故它很容易从主体上夺取H而成为Ar-H，从而大大减少了偶

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