الكيرالية والنشاط البصري
الجزيء الكيرالي هو جزيء لا يتطابق مع صورته المرآوية؛ هذه الجزيئات تدير الضوء المستقطب مستوياً وهي أساسية للأساس الجزيئي للحياة.
Definition
الكيرالية هي الخاصية الهندسية للجزيء التي تجعله غير متطابق مع صورته المرآوية؛ والنشاط البصري هو القدرة الناتجة على تدوير مستوى الضوء المستقطب.
Scope
يغطي هذا الموضوع شروط الكيرالية، والمتصاوغات المرآوية (enantiomers) والمركز التجسيمي (stereogenic center)، والنشاط البصري والدوران النوعي، والمخاليط الراسيمية (racemic mixtures) وفصلها، وأشكال الكيرالية التي تتجاوز المركز التجسيمي الواحد مثل الكيرالية المحورية والمستوية.
Core questions
- ما هي السمات الهيكلية التي تجعل الجزيء كيرالياً؟
- كيف يُقاس النشاط البصري ويُحدد كمياً كدوران نوعي؟
- كيف يمكن فصل خليط راسيمي إلى متصاوغات مرآوية فردية؟
Key theories
- التصاوغ المرآوي من اتجاهية الجزيئات
- الجزيئات التي تفتقر إلى مستوى مرآوي داخلي أو مركز تناظر توجد كمتصاوغين مرآويين (enantiomers) وهما صورتان مرآويتان لبعضهما البعض؛ خصائصهما الفيزيائية متطابقة باستثناء إشارة الدوران البصري وسلوكهما تجاه الكيانات الكيرالية الأخرى.
- الفصل البصري
- يمكن فصل الراسيمات (racemates) إلى متصاوغات مرآوية عن طريق تحويلها إلى متصاوغات دياستيريوية (diastereomers) باستخدام عامل فصل كيرالي، أو عن طريق الكروماتوغرافيا الكيرالية، أو عن طريق التبلور الانتقائي.
Clinical relevance
معظم الجزيئات الحيوية — الأحماض الأمينية، السكريات، الأحماض النووية — أحادية الاتجاه، لذا فإن المتصاوغين المرآويين لدواء كيرالي يمكن أن يكون لهما تأثيرات دوائية مختلفة جداً. وقد أبرزت مأساة الثاليدوميد سبب كون نقاء المتصاوغ المرآوي الواحد أولوية تنظيمية وسلامة.
History
كان فصل باستور اليدوي لبلورات الطرطرات نصف الوجوه (hemihedral tartrate crystals) عام 1848 أول إثبات للكيرالية الجزيئية. وقد صاغ كلفن لاحقاً مصطلح 'الكيرالية'، وأصبح المفهوم أساسياً لفهم عدم تناظر الجزيئات البيولوجية.
Key figures
- Louis Pasteur
- Jacobus Henricus van't Hoff
- William Thomson (Lord Kelvin)
Related topics
Seminal works
- pasteur1848
- elielwilen1994
Frequently asked questions
- هل يحتاج الجزيء إلى مركز تجسيمي ليكون كيرالياً؟
- ليس بالضرورة؛ فبينما تحتوي العديد من الجزيئات الكيرالية على كربون تجسيمي، يمكن أن تنشأ الكيرالية أيضاً من الدوران المقيد (التصاوغ الأتروبي atropisomerism)، أو الأشكال الحلزونية، أو أشكال أخرى من عدم التناظر المحوري والمستوي.
- لماذا تدير المتصاوغات المرآوية الضوء في اتجاهين متعاكسين؟
- يتفاعل كل متصاوغ مرآوي مع مكونات الضوء المستقطب دائرياً يساراً ويميناً بشكل مختلف قليلاً، ولأن الجزيئين صورتان مرآويتان، فإن دورانهما الصافي متساوٍ في المقدار ولكنه متعاكس في الإشارة.