16、分子量子相似性：手性与数学基础解析

分子量子相似性：手性与数学基础解析

一、手性在化学中的重要性及分子量子相似性的应用

1.1 手性的关键作用

手性在化学的众多领域中扮演着至关重要的角色。在催化领域，尤其是药物化学中，仅仅绝对构型不同的两个分子可能表现出截然不同的生物活性。以对映体为例，一种对映体可能具有所需的药用活性，而另一种可能具有其他特性，可能缺乏生物活性，也可能产生不良影响，极端情况下甚至可能有毒或致命。因此，了解分子的绝对构型至关重要。

1.2 传统手性观点与分子量子相似性视角

传统上，手性常被视为非黑即白的话题，即分子要么是手性的，要么是非手性的。但从分子量子相似性的角度来看，这种观点并不准确，因为我们可以表达手性的程度。为了突出分子量子相似性的实用性，下面将详细讨论两个关于分子手性的案例研究。

1.3 案例研究一：Mezey 等人的研究

Mezey 等人的研究专注于从分子量子相似性的角度研究手性，不过该研究仅限于对映体结构，未考虑非对映体。他们首次给出了手性程度研究的实际数值结果，用连续的手性程度取代了二元的手性程度（即分子要么手性要么非手性）。他们使用重叠相似性度量并计算欧几里得距离，计算了一组八种氨基酸的两种对映体的自相似性以及两种对映体之间的重叠相似性度量，采用 ASA 前分子密度作为电子密度。然而，对欧几里得距离与在水中用钠光实验观察到的比旋光度之间的相关性没有深入讨论，分析显示两者之间不存在相关性（$r^2 < 50\%$）。他们认为分子叠加可能是误差来源，分子叠加采用了 MaxiSim 方法。

1.4 案例研究二：Boon 等人的研究

Boon 等人研究了几种手性分子，