以氯酸钠为代表的晶体手性对称破缺一直是科学研究与学术探讨的热点,在氯酸钠溶液结晶过程中,除理化因素外,某些手性物质的添加,比如氨基酸、葡萄糖,也可能会导致氯酸钠晶体发生定向手性对称破缺,这类手性物质被称为手性诱导剂。然而,目前对于手性诱导剂能否诱导晶体手性对称破缺及其诱导机理尚存在重大分歧,本研究首先以氨基酸作为手性诱导剂,考察了不同氨基酸对晶体手性对称破缺的影响,其次探讨了以氨基酸为代表的手性诱导剂分子诱导晶体手性对称破缺的机制。我们以氯酸钠溶液的结晶过程为研究对象,在过饱和度、结晶温度、结晶时间一致时,考察氯酸钠溶液在L-甘氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、L-谷氨酸、L-精氨酸、L-酪氨酸以及L-脯氨酸等几种不同空间结构的氨基酸诱导剂的作用下,溶液结晶手性对称破缺的情况,手性对称破缺的程度以CEE(Crystal Enantiomeric Excess)来衡量。实验结果显示L-精氨酸诱导下的氯酸钠溶液结晶体系的CEE与纯氯酸钠溶液结晶体系的CEE具有显著差异,L-精氨酸的加入可以定向扩大氯酸钠溶液结晶生成的D型晶体比例。其他氨基酸诱导下的氯酸钠溶液结晶体系的CEE与纯氯酸钠溶液结晶体系的CEE并无明显差异,这说明只有L-精氨酸对氯酸钠溶液结晶手性具有诱导作用,同时也说明特定手性诱导剂确实能够使晶体发生定向手性对称破缺。由于在手性分子诱导手性晶体不对称成核过程中,仅手性分子的空间结构会对此过程产生明显影响,所以我们提出了一个新的理论—基于尺寸效应的诱导机制,来解释L-精氨酸诱导氯酸钠晶体手性对称破缺的现象,该诱导机制认为L-精氨酸分子与D型氯酸钠晶体在空间结构上的匹配可以降低成核的表面能,所以氯酸钠分子或分子团簇在以L-精氨酸为模板进行成核时会更加容易生成D型氯酸钠晶体,这样就导致最终生成的D型晶体个数多于L型。基于尺寸效应的手性诱导机制可以合理地解释L-精氨酸对氯酸钠晶体手性的诱导现象,为了佐证基于尺寸效应的手性诱导机制的正确性,我们又让L-精氨酸去诱导跟氯酸钠晶体空间结构几乎完全相同的溴酸钠晶体,实验结果表明L-精氨酸对溴酸钠溶液结晶同样具有手性诱导作用,这从正面佐证了基于尺寸效应的手性诱导机制的正确性。为了使L-精氨酸分子诱导氯酸钠晶体实现定向完整手性对称破缺,本文通过在含过量氯酸钠溶质晶体的溶液中添加L-精氨酸,并采用研磨搅拌的方式,进行了 L-精氨酸分子诱导氯酸钠晶体完整手性对称破缺的研究,考察了 L-精氨酸含量,玻璃珠添加量,搅拌速度三个因素对氯酸钠晶体手性对称破缺的影响。结果表明L-精氨酸具有很强的手性诱导效应,在其与氯酸钠的物质的量之比为1:1350时(此时其浓度仅约为0.008 mol/L),在研磨搅拌作用下仍然可以诱导氯酸钠晶体实现定向高度手性对称破缺。随着L-精氨酸含量的增加,氯酸钠晶体实现同样程度手性对称破缺的时间会有所缩短,但最终的手性对称破缺程度却没有提高,最终D型晶体的光学纯度,同时也是结晶体系的CEE,均会止步于94%左右。而当L-精氨酸与氯酸钠晶体的物质的量之比提高到1:400(对应的L-精氨酸浓度约为0.026 mol/L)时,氯酸钠晶体反而不易实现高度的手性对称破缺,这可能是因为较高浓度的L-精氨酸破坏了氯酸钠的正常结晶体系。同样,玻璃珠添加量以及搅拌速度的提高只能缩短结晶体系实现同等程度对称破缺所需的时间,不能提高体系最终的手性对称破缺程度,最终D型晶体的光学纯度,同时也是结晶体系的CEE,同样也在94%左右。