Хиральное вещество
Cтраница 1
 |
Правая и левая руки. [1] |
Хиральные вещества могут фигурировать в двух формах - правой и левой. [2]
Если хиральное вещество образует смектическую фазу С или если в фазе С растворяется хиральная добавка, появляются два новых свойства. [3]
Две молекулы хирального вещества, являющиеся зеркальными отражениями друг друга, называются энантиомерами. Поскольку два энантиомера не являются точной копией друг друга, их называют изомерами. Описанный тип изомерии называется конфигурационной, или оптической, изомерией. Энантиомеры любого хирального вещества обладают одинаковыми физическими свойствами, например растворимостью, температурой плавления и т.п. Их химическое поведение по отношению к обычным химическим реагентам также неразличимо. Однако они различаются своей реакционной способностью по отношению к другим хиральным молекулам. Только аминокислоты с такой конфигурацией у хирального углеродного центра биологически эффективны в образовании полипептидов и белков в большинстве организмов; пептидные связи образуются в клетках при таких специфических условиях, которые неодинаковы для энантиомерных молекул. [4]
Выбор растворителя для неизвестного потенциально хирального вещества должен основываться на растворимости, наблюдаемой при выделении, и возможных взаимодействиях, наблюдаемых по спектральным данным. [5]
 |
Колонии бактерии Bacillus mycoides ( а и раковины моллюска Fructicola lantzi ( б. [6] |
Очевидно, что Пастер играл роль асимметрического фактора - будучи построен из хиральных веществ, человек знает разницу между правым и левым. [7]
Феноменологическую модель оптической активности предложил Френель еще в 1823 г. Она основана на волновой теории света и с позиций современной науки не является достаточно строгой. Тем не менее эта модель дает очень наглядное представление о причинах оптической активности и других явлениях, связанных с поглощением света хиральным веществом, в рамках классической электродинамики, и поэтому ее часто используют и в настоящее время. [8]
Правые и левые формы одинаково реагируют с симметричными молекулами. Они различаются своим взаимодействием с поляризованным светом. Хиральные вещества в отличие от их рацемических смесей вращают плоскость поляризации света в разные стороны и по-разному поглощают свет, поляризованный но кругу вправо и влево ( см. гл. [9]
Молекулы, лишенные плоскости и центра симметрии, дисим-метричны, хиральны. Соответственно хиральные вещества могут фигурировать в двух формах - правой и левой. Эти две конфигурации нельзя совместить друг с другом никаким поворотом молекулы как целого в пространстве или поворотом той или иной группы в молекуле вокруг единичной связи. Они относятся друг к другу, как зеркальные отражения, как правая и левая рука. [10]
Другой геометрической проблемой является классификация наблюдаемых фаз. Нематическую фазу можно закрутить путем растворения в ней хирального вещества, и, кроме того, ей присуща сильная спонтанная мутность; однако обе эти особенности вряд ли характерны для традиционной фазы. [11]
Другими преимуществами этого метода является относительно невысокая стоимэсть приборов и легкость проведения измерений. Хотя цена дорогих поляриметров может достигать 10 000 долл. УФ-областях спектра может потребоваться спектрополяриметр, стоимость которого ещэ выше, использование ЯМР-спектроскопии для определения энантиомерной чистоты требует более дорогого оборудования и также хиральных веществ. Метод ядерного магнитного резонанса является более информативным при изучении ахиральных систем, но он не позволяет различать энантиомеры в рацематах, если не создать хирального окружения. Если же можно создать такое окружение для энантиомеров, то метод ЯМР предпочтителен по сравнению с измерением оптического вращения для определения степени расщепления, скоростей реакций, степени асимметрической индукции и оптической чистоты. В настоящее время оптическое вращение все еще остается наиболее простым методом для сравнения полученных величин с данными для известного соединения и для отнесения конфигурации. В отличие от ЯМР-спектроскопии оптическое вращение определяют для жидкого вещества или растворов в низкокипящих растворителях, содержащих только нужное соединение. Поэтому после определения вращения вещество можно легко выделить обратно. [12]
Приборы для измерения оптического вращения химических соединений довольно дороги; в настоящее время выпускается много различных приборов. Усовершенствованные монохроматоры и источники света сделали возможным проведение измерений при различных длинах волн, а возросшая чувствительность методов регистрации позволяет использовать более короткие кюветы. Однако многие приборы едва ли изменились за прошедший век и требуют визуального уравнивания яркости двух полей в полутеневом устройстве после прохождения плоскополяризованного света через хиральное вещество. [13]
Две молекулы хирального вещества, являющиеся зеркальными отражениями друг друга, называются энантиомерами. Поскольку два энантиомера не являются точной копией друг друга, их называют изомерами. Описанный тип изомерии называется конфигурационной, или оптической, изомерией. Энантиомеры любого хирального вещества обладают одинаковыми физическими свойствами, например растворимостью, температурой плавления и т.п. Их химическое поведение по отношению к обычным химическим реагентам также неразличимо. Однако они различаются своей реакционной способностью по отношению к другим хиральным молекулам. Только аминокислоты с такой конфигурацией у хирального углеродного центра биологически эффективны в образовании полипептидов и белков в большинстве организмов; пептидные связи образуются в клетках при таких специфических условиях, которые неодинаковы для энантиомерных молекул. [14]
Другой геометрической проблемой является классификация наблюдаемых фаз. Это различие точно установлено авторами, а не является чисто теоретическим. Нематическую фазу можно закрутить путем растворения в ней хирального вещества, и, кроме того, ей присуща сильная спонтанная мутность; однако обе эти особенности вряд ли характерны для традиционной фазы. [15]
Страницы: 1 2