キラリティーと光学活性

キラリティーを有する分子は、その鏡像と重ね合わせることができません。このような分子は、平面偏光を回転させ、生命の分子基盤において中心的な役割を担っています。

Definition

キラリティーとは、分子がその鏡像と重ね合わせることができないという幾何学的特性であり、光学活性とは、その結果として偏光面を回転させる能力を指します。

Scope

このトピックでは、キラリティーの条件、エナンチオマーと立体発生中心、光学活性と比旋光度、ラセミ混合物とその分割、および単一の立体中心を超えるキラリティーの形態（軸不斉や面不斉など）について扱います。

Core questions

• 分子をキラルにする構造的特徴は何ですか？
• 光学活性はどのように測定され、比旋光度として定量されますか？
• ラセミ混合物を単一のエナンチオマーに分離するにはどうすればよいですか？

Key theories

分子の不斉に由来するエナンチオマー現象

内部鏡面や対称中心を持たない分子は、鏡像である2つのエナンチオマーとして存在します。これらの物理的特性は、旋光の符号と他のキラルな実体に対する挙動を除いて同一です。

光学分割

ラセミ体は、キラル分割剤を用いてジアステレオマーに変換するか、キラルクロマトグラフィー、または選択的結晶化によってエナンチオマーに分離することができます。

Clinical relevance

ほとんどの生体分子（アミノ酸、糖、核酸など）は単一のキラリティーを有しており、そのため、キラル薬物の2つのエナンチオマーは、薬理学的に非常に異なる効果を示す可能性があります。サリドマイドの悲劇は、単一エナンチオマーの純度が規制上および安全性上の優先事項である理由を浮き彫りにしました。

History

パスツールによる1848年の半面体酒石酸結晶の手動分離は、分子キラリティーの最初の実証でした。ケルビンは後に「キラリティー」という用語を作り出し、この概念は生体分子の非対称性を理解するための基礎となりました。

Key figures

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

Seminal works

• pasteur1848
• elielwilen1994

Frequently asked questions

分子がキラルであるためには立体中心が必要ですか？

必ずしもそうではありません。多くのキラル分子は立体発生炭素を含みますが、キラリティーは、制限された回転（アトロプ異性）、らせん状の形状、またはその他の軸不斉や面不斉の形態からも生じることがあります。

なぜエナンチオマーは光を反対方向に回転させるのですか？

各エナンチオマーは、光の左円偏光成分と右円偏光成分とわずかに異なる相互作用をします。そして、2つの分子は鏡像であるため、それらの正味の旋光度は大きさが等しく、符号が反対になります。