ХИРА́ЛЬНОСТЬ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ХИРА́ЛЬНОСТЬ (от греч. χείρ – рука), свойство объекта (в химии – молекулы) быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале. Наряду с конфигурацией и конформацией, Х. – фундам. понятие стереохимии. Противоположное Х. свойство – ахиральность, когда отображение в плоском зеркале совместимо с исходной фигурой. Математич. условием Х. является отсутствие зеркально-поворотных осей симметрии Sn . Хиральные молекулы существуют в виде пар энантиомеров, различающихся только знаком оптич. вращения, которое связано с конфигурацией. Следствием Х. является оптическая активность вещества. Если в молекуле содержится более одного хирального фрагмента, то она существует в виде диастереомеров, различающихся по физич. и химич. свойствам. Ахиральную молекулу называют прохиральной, если единичным структурным изменением в ней можно образовать хиральный фрагмент, напр. (звёздочкой обозначен хиральный центр):
C6H5CH2CH3C6H5 * CHBrCH3
Различают центральную, осевую, планарную, винтовую и топологическую Х. Первые 4 вида характеризуются наличием соответствующего элемента Х. (рис.): центра, оси, плоскости, винтовой поверхности (напр., в гелиценах, имеющих структуру спирального типа); последняя – наличием топологич. связи, как в трилистном узле, или в сочетании этой связи со структурной несимметричностью, как в катенанах. Планарная Х. характерна для мн. металлоорганич. соединений (напр., для металлоценов, π -комплексов олефинов и аренов).
X. лежит в основе концепции энантиотопии – диастереотопии. Химически одинаковые атомы или группы хиральной молекулы анизохронны и проявляются как различные в спектрах ЯМР, их называют диастереотопными. Такие группы в ахиральной молекуле энантиотопны и становятся анизохронными при взаимодействии с внешней хиральной молекулой (напр., растворителя).
Почти все биомолекулы хиральны, поэтому Х. имеет решающее значение при синтезе сложных соединений, обладающих биологич. активностью, т. к. воздействие энантиомеров на живые организмы может быть различным. Большинство совр. лекарств – хиральные соединения, и конфигурация их должна строго контролироваться. Энантиоселективный синтез оптически активных молекул называют хиральным или асимметрическим синтезом. В природе все основные, занятые в процессах биосинтеза оптически активные α-аминокислоты имеют одинаковую L-конфигурацию α-углерода, осн. моносахариды – одинаковую D-конфигурацию. Этот факт иногда называют гомохиральностью; её возникновение тесно связано с происхождением жизни и до сих пор не объяснено.
Термин «Х.» впервые применил в 1884 У. Томсон. Кроме химии, термин используется в математике, физике, биологии. Х. играет важную роль при синтезе регулярных полимеров, жидких кристаллов, материалов для нелинейной оптики и др. Ввиду развития нанохимии возникла необходимость в стереохимич. анализе наночастиц. За разработку хирально катализируемых реакций У. Ноулз, Р. Нойори, Б. Шарплесс были удостоены Нобелевской пр. (2001).