专栏名称: 元素和同位素地球化学

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《Science》高分辨率质谱技术革新，成功区分对映异构体，为制药业带来曙光！

元素和同位素地球化学 · 公众号 · 科技自媒体 · 2025-01-07 06:46

主要观点总结

本文介绍了手性化合物识别与分离的重要性及其在制药领域的应用。来自清华大学的研究团队开发出了一种全新的质谱分析方法，该方法能通过对映体在质谱仪中的定向旋转来区分不同的对映体，为制药行业提供了快速准确确定对映体比例的新工具。此外，文章还介绍了兰州软儿梨及其产地什川古梨园的特色，以及软儿梨在中医中的用途。

关键观点总结

关键观点1: 手性化合物的识别与分离在化学和药理学中的重要性。

文章首先强调了手性化合物在制药领域的重要性，因为不同的对映体可能对人体产生截然不同的效果。

关键观点2: 清华大学研究团队开发的全新质谱分析方法。

该团队通过诱导手性气相离子定向旋转来打破手性对称性，实现了在单一质谱仪中区分对映体的技术革新。

关键观点3:

这项技术为有机化学家和制药行业提供了快速准确确定对映体比例的新工具，对于开发新型药物至关重要。

关键观点4:

文章还介绍了兰州软儿梨的历史背景、产地特色以及软儿梨的中医用途，突出了其在全国的声誉和游客体验乡村生活、观赏自然美景的价值。

正文

在化学和药理学领域中，手性化合物的识别与分离是一项极其重要的任务。由于自然界中的蛋白质、碳水化合物和核酸通常只以一种镜像几何结构存在，因此制造药物时需要精确地选择特定的对映体（或称作“光学异构体”），因为不同的对映体可能会对人体产生截然不同的效果。然而，传统的质谱技术无法直接区分这些分子对。

最近，来自清华大学精密仪器系的研究团队，介绍了一种全新的质谱分析方法，该方法能够通过诱导手性气相离子定向旋转来打破手性对称性，并首次实现了在单一质谱仪中区分对映体的技术革新。这项研究发表在权威期刊《Science》上，并引起了科学界的广泛关注。

研究人员利用了双交流激励技术来调控束缚离子的运动模式，包括围绕质心的旋转以及围绕阱中心的宏观运动。这种方法可以在超过10,000的高分辨率下工作，使得科学家们可以通过观察离子云轮廓的变化来测量碰撞截面之间的差异。此外，微型离子阱质谱仪的应用结合了对映体的高场离子迁移率和串联质谱分析，进一步提高了检测精度。

图1: 在线性离子阱质谱仪Linear Ion Trap，LIT中，捕获对映体离子的宏观运动和定向旋转的原理、仪器设置和模拟。

这项技术不仅为有机化学家提供了一种强有力的新工具，而且对于制药行业来说也具有深远的意义。它允许研究人员更加快速准确地确定对映体的比例，这对于开发新型药物至关重要。同时，这项技术还可以应用于不对称加氢反应中催化剂的选择性优化，从而加速新药的研发过程。

图2. 对映体比率的测定

参考资料：Xiaoyu Zhou et al., Differentiating enantiomers by directional rotation of ions in a mass spectrometer. Science 383, 612-618 (2024)

兰州软儿梨，享有全国性的声誉。兰州皋兰县什川镇拥有万亩古梨园，这片梨园保存了大量数百年以上的古老梨树，构成了中国北方罕见的农业文化遗产，什川古梨园不仅是软儿梨的产地，也是游客体验乡村生活、观赏自然美景的好去处。软儿梨以其果皮薄滑、果肉细腻多汁、甜酸适口而闻名。它在中医中被用于润肺止咳、生津止渴、清热解毒，并有助于养胃和增进食欲。