Chiralność cząsteczek

Dwie cząsteczki różnych enancjomerów tego samego związku chemicznego

(S)-alanina (po lewej) i (R)-alanina (po prawej)

Chiralność (stgr. χείρ [kheír] – ’ręka’) – cecha cząsteczek chemicznych przejawiająca się w tym, że cząsteczka wyjściowa i jej odbicie lustrzane nie są identyczne i, podobnie jak wszystkie inne obiekty chiralne, nie można ich nałożyć na siebie na drodze translacji i obrotu w przestrzeni.

Cząsteczki chiralne występują w formie dwóch izomerów optycznych – enancjomerów. Oba enancjomery mają takie same właściwości chemiczne w środowisku achiralnym^[1]^[2]^[3]. Związki te cechuje tzw. aktywność optyczna, zwaną również czynnością optyczną. Jest to zdolność do skręcania o pewien kąt płaszczyzny światła spolaryzowanego liniowo. Skręcalność światła przez związki chiralne polega na różnej szybkości rozchodzenia się w nich dwóch składowych polaryzacji liniowej (polaryzacji kołowej prawo lub lewoskrętnej). Innym przejawem aktywności optycznej jest tak zwany dichroizm kołowy, polegający na tym, że związki chiralne przy odpowiednio dobranej długości fali pochłaniają silniej jedną ze składowych kołowych, o ile w ogóle mają jakieś pasmo absorpcji w zakresie podczerwieni, światła widzialnego lub nadfioletu. Oba te zjawiska wiążą się z anizotropią współczynnika załamania w takich cząsteczkach. Równomolowa mieszanina dwóch enancjomerów jest nazywana racematem lub mieszaniną racemiczną^[4].

Cząsteczka jest chiralna wtedy i tylko wtedy, gdy nie ma inwersyjnej osi symetrii (z czego wynika automatycznie, że nie może mieć także płaszczyzny symetrii ani środka symetrii). Chiralność nie jest tym samym, co asymetria (tj. brak nietrywialnych elementów symetrii) – obiekt chiralny może mieć np. dwukrotną oś symetrii.

Chiralność jest ważnym pojęciem w stereochemii i biochemii. Wiele związków występujących w organizmach jest chiralna i występuje w przyrodzie w postaci homochiralnej, to oznacza że w organizmach żywych zazwyczaj występuje tylko jeden z dwóch enancjomerów związku chiralnego, np. węglowodany, aminokwasy będące budulcem białek oraz kwasy nukleinowe^[5]. Z tego powodu organizmy, które spożywają związek chiralny, zazwyczaj mogą metabolizować tylko jeden z jego enancjomerów. Z tego samego powodu dwa enancjomery środka farmaceutycznego mają zwykle różną siłę bądź sposób działania na organizm^[6].

Rozróżnianie enancjomerów

Znane metody rozróżniania enancjomerów:

Zobacz też

Przypisy

↑ WładysławW. Gołkiewicz WładysławW., BeataB. Polak BeataB., Chiral Separation of Amino Acid Enantiomers. Separation of Amino Acid Enantiomers on the Impregnated Plates with Chiral Reagent, [w:] TeresaT. Kowalska, JosephJ. Sherma (red.), Thin layer chromatography in chiral separations and analysis, CRC Press, 2019, s. 311, ISBN 978-0-367-45301-5, OCLC 1129822090 .
↑ Umesh P.U.P. Aher Umesh P.U.P. i inni, Synthetic strategies toward 1,3-oxathiolane nucleoside analogues, „Beilstein Journal of Organic Chemistry”, 17, 2021, s. 2680–2715, DOI: 10.3762/bjoc.17.182, PMID: 34804240, PMCID: PMC8576827 [dostęp 2022-05-31] (ang.).
↑ BernardB. Testa BernardB., GiulioG. Vistoli GiulioG., AlessandroA. Pedretti AlessandroA., Organic Stereochemistry. Part 1. Symmetry Elements and Operations, Classification of Stereoisomers, „Helvetica Chimica Acta”, 96 (1), 2013, s. 4–30, DOI: 10.1002/hlca.201200469 [dostęp 2022-05-31] (ang.).
↑ racemate, [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.R05025, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
↑ CeliaC. Blanco CeliaC., Irene A.I.A. Chen Irene A.I.A., Connections Between Mathematical Models of Prebiotic Evolution and Homochirality, [w:] CésarC. Menor-Salván (red.), Prebiotic chemistry and chemical evolution of nucleic acids, t. 35, 2018, ISBN 978-3-319-93583-6 (ang.).
↑ Maria Elena Y.M.E.Y. Cabusas Maria Elena Y.M.E.Y., Importance of Chiral Separation, [w:] Chiral separations on HPLC derivatized polysaccharide CSPs: temperature, mobile phase and chiral recognition mechanism studies, rozprawa doktorska, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1998, s. 1 [dostęp 2022-05-31] (ang.).

Linki zewnętrzne

Alicja po drugiej stronie lustra – tekst na temat przyczyn chiralności biomolekuł.

[TLC-1] WładysławW. Gołkiewicz WładysławW., BeataB. Polak BeataB., Chiral Separation of Amino Acid Enantiomers. Separation of Amino Acid Enantiomers on the Impregnated Plates with Chiral Reagent, [w:] TeresaT. Kowalska, JosephJ. Sherma (red.), Thin layer chromatography in chiral separations and analysis, CRC Press, 2019, s. 311, ISBN 978-0-367-45301-5, OCLC 1129822090 .

[Aher-2] Umesh P.U.P. Aher Umesh P.U.P. i inni, Synthetic strategies toward 1,3-oxathiolane nucleoside analogues, „Beilstein Journal of Organic Chemistry”, 17, 2021, s. 2680–2715, DOI: 10.3762/bjoc.17.182, PMID: 34804240, PMCID: PMC8576827 [dostęp 2022-05-31] (ang.).

[Testa-3] BernardB. Testa BernardB., GiulioG. Vistoli GiulioG., AlessandroA. Pedretti AlessandroA., Organic Stereochemistry. Part 1. Symmetry Elements and Operations, Classification of Stereoisomers, „Helvetica Chimica Acta”, 96 (1), 2013, s. 4–30, DOI: 10.1002/hlca.201200469 [dostęp 2022-05-31] (ang.).

[4] racemate, [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.R05025, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).

[Blanco-5] CeliaC. Blanco CeliaC., Irene A.I.A. Chen Irene A.I.A., Connections Between Mathematical Models of Prebiotic Evolution and Homochirality, [w:] CésarC. Menor-Salván (red.), Prebiotic chemistry and chemical evolution of nucleic acids, t. 35, 2018, ISBN 978-3-319-93583-6 (ang.).

[Cabusas-6] Maria Elena Y.M.E.Y. Cabusas Maria Elena Y.M.E.Y., Importance of Chiral Separation, [w:] Chiral separations on HPLC derivatized polysaccharide CSPs: temperature, mobile phase and chiral recognition mechanism studies, rozprawa doktorska, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1998, s. 1 [dostęp 2022-05-31] (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]