Chiralité et activité optique

Une molécule chirale n'est pas superposable à son image miroir ; de telles molécules font tourner la lumière polarisée plane et sont fondamentales pour la base moléculaire de la vie.

Definition

La chiralité est la propriété géométrique d'une molécule qui la rend non superposable à son image miroir ; l'activité optique est la capacité résultante à faire tourner le plan de la lumière polarisée.

Scope

Ce thème aborde les conditions de chiralité, les énantiomères et le centre stéréogène, l'activité optique et le pouvoir rotatoire spécifique, les mélanges racémiques et leur résolution, ainsi que les formes de chiralité au-delà du simple stéréocentre, telles que la chiralité axiale et planaire.

Core questions

• Quelles caractéristiques structurelles rendent une molécule chirale ?
• Comment l'activité optique est-elle mesurée et quantifiée en tant que pouvoir rotatoire spécifique ?
• Comment un mélange racémique peut-il être séparé en énantiomères uniques ?

Key theories

Énantiomérie due à la chiralité moléculaire

Les molécules dépourvues de plan de symétrie interne ou de centre de symétrie existent sous forme de deux énantiomères qui sont des images miroirs ; leurs propriétés physiques sont identiques, à l'exception du signe du pouvoir rotatoire et de leur comportement vis-à-vis d'autres entités chirales.

Résolution optique

Les racémates peuvent être séparés en énantiomères en les convertissant en diastéréoisomères à l'aide d'un agent de résolution chiral, par chromatographie chirale ou par cristallisation sélective.

Clinical relevance

La plupart des biomolécules — acides aminés, sucres, acides nucléiques — présentent une seule chiralité ; ainsi, les deux énantiomères d'un médicament chiral peuvent avoir des effets pharmacologiques très différents. La tragédie de la thalidomide a souligné pourquoi la pureté énantiomérique est une priorité réglementaire et de sécurité.

History

La séparation manuelle par Pasteur en 1848 des cristaux de tartrate hémiédrique fut la première démonstration de la chiralité moléculaire. Kelvin a ensuite inventé le terme 'chiralité', et le concept est devenu fondamental pour la compréhension de l'asymétrie des molécules biologiques.

Key figures

• Louis Pasteur
• Jacobus Henricus van't Hoff
• William Thomson (Lord Kelvin)

Seminal works

• pasteur1848
• elielwilen1994

Frequently asked questions

Une molécule a-t-elle besoin d'un stéréocentre pour être chirale ?

Pas nécessairement ; bien que de nombreuses molécules chirales contiennent un carbone stéréogène, la chiralité peut également résulter d'une rotation restreinte (atropoisomérie), de formes hélicoïdales ou d'autres formes de dissymétrie axiale et planaire.

Pourquoi les énantiomères font-ils tourner la lumière dans des directions opposées ?

Chaque énantiomère interagit légèrement différemment avec les composantes polarisées circulairement gauche et droite de la lumière, et parce que les deux molécules sont des images miroirs, leurs rotations nettes sont égales en magnitude mais de signe opposé.