Chiral εναντίον Achiral
Και οι δύο αυτοί όροι μπορούν να συζητηθούν με τον κοινό όρο Chirality που επινοήθηκε για πρώτη φορά από τον Λόρδο Kelvin το 1894. Η λέξη Chirality έχει ελληνική προέλευση που σήμαινε «χέρι». Ο όρος χρησιμοποιείται συνήθως στη στερεοχημεία σήμερα και σχετίζεται με πολλά σημαντικά πεδία της Οργανικής, της Ανόργανης, της Φυσικής και της Υπολογιστικής Χημείας. Είναι μάλλον μια μαθηματική προσέγγιση για το handedness. Όταν ένα μόριο λέγεται ότι είναι χειρόμορφο, αυτό το μόριο και η κατοπτρική του εικόνα δεν μπορούν να υπερτεθούν, κάτι που ιδανικά μοιάζει με την περίπτωση με το αριστερό και το δεξί μας χέρι που δεν μπορούν να υπερτεθούν με τις αντίστοιχες κατοπτρικές εικόνες τους.
Τι είναι το Chiral;
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ένα χειρόμορφο μόριο είναι ένα μόριο που δεν μπορεί να υπερτεθεί με την κατοπτρική του εικόνα. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω της παρουσίας ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα που υπάρχει στο μόριο. Ένα άτομο άνθρακα λέγεται ότι είναι ασύμμετρο όταν υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τύποι ομάδων/ατόμων που συνδέονται με αυτό το συγκεκριμένο άτομο άνθρακα. Επομένως, όταν εξετάζουμε την κατοπτρική εικόνα του μορίου είναι αδύνατο να το κάνουμε να ταιριάζει στο αρχικό μόριο. Ας υποθέσουμε ότι ο άνθρακας είχε δύο ομάδες παρόμοιες μεταξύ τους και οι άλλες δύο ήταν εντελώς διαφορετικές. Ωστόσο, η κατοπτρική εικόνα αυτού του μορίου μπορεί να υπερτεθεί με το αρχικό μόριο μετά από αρκετούς γύρους περιστροφών. Ωστόσο, στην περίπτωση της παρουσίας ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα, ακόμη και μετά από όλες τις πιθανές περιστροφές, η κατοπτρική εικόνα και το μόριο δεν μπορεί να υπερτεθεί.
Αυτό το σενάριο εξηγείται καλύτερα μέσω της έννοιας του handedness όπως αναφέρεται στην εισαγωγή. Ένα χειρόμορφο μόριο και η κατοπτρική του εικόνα ονομάζονται ζεύγος εναντιομερών ή «οπτικά ισομερή». Η οπτική δραστηριότητα σχετίζεται με την περιστροφή του επίπεδου πολωμένου φωτός από τον μοριακό προσανατολισμό. Επομένως, όταν εξετάζουμε ένα ζεύγος εναντιομερών, όταν το ένα περιστρέφει το επίπεδο πολωμένο φως προς τα αριστερά, το άλλο το κάνει προς τα δεξιά. Έτσι, αυτά τα μόρια μπορούν να διακριθούν με αυτό το μέσο. Τα εναντιομερή μοιράζονται πολύ παρόμοιες χημικές και φυσικές ιδιότητες, αλλά παρουσία άλλων χειρόμορφων μορίων συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά. Πολλές από τις ενώσεις της φύσης είναι χειρόμορφες και αυτό έχει βοηθήσει πολύ στην κατάλυση από τα ένζυμα, καθώς τα ένζυμα συνδέονται μόνο με ένα συγκεκριμένο εναντιομερές, αλλά όχι με το άλλο. Ως εκ τούτου, πολλές αντιδράσεις και μονοπάτια στη φύση είναι εξαιρετικά ειδικές και επιλεκτικές παρέχοντας πλατφόρμα για ποικιλία και μοναδικότητα. Τα εναντιομερή ονομάζονται με διαφορετικά σύμβολα για ευκολία αναγνώρισης. π.χ. R/S, +/-, d/l κ.λπ.
Τι είναι το Achiral;
Ένα μη χειρόμορφο μόριο μπορεί να υπερτεθεί με την κατοπτρική του εικόνα χωρίς μεγάλη προσπάθεια. Όταν ένα μόριο δεν περιέχει έναν ασύμμετρο άνθρακα ή με άλλα λόγια ένα στερεογονικό κέντρο, αυτό το μόριο μπορεί να θεωρηθεί ως μη χειρόμορφο μόριο. Επομένως, αυτά τα μόρια και οι κατοπτρικές τους εικόνες δεν είναι δύο, αλλά το ίδιο μόριο καθώς είναι πανομοιότυπα μεταξύ τους. Τα μη χειρόμορφα μόρια δεν περιστρέφουν το επίπεδο πολωμένο φως, επομένως δεν είναι οπτικά ενεργά. Ωστόσο, όταν δύο εναντιομερή βρίσκονται σε παρόμοιες ποσότητες σε ένα μείγμα, δεν περιστρέφεται ορατά το επίπεδο πολωμένο φως καθώς το φως που περιστρέφεται σε παρόμοιες ποσότητες προς τα αριστερά και προς τα δεξιά ακυρώνει το φαινόμενο περιστροφής. Επομένως, αυτά τα μείγματα φαίνεται να είναι μη χειρόμορφα. Ωστόσο, λόγω αυτού του ειδικού φαινομένου, τα μείγματα αυτά ονομάζονται συχνά ρακεμικά μείγματα. Αυτά τα μόρια επίσης δεν έχουν διαφορετικά μοτίβα ονομασίας όπως για τα χειρόμορφα μόρια. Ένα άτομο μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως μη χειρόμορφο αντικείμενο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Chiral και Achiral;
• Ένα χειρόμορφο μόριο περιέχει ένα ασύμμετρο άτομο άνθρακα/στερεογενές κέντρο, αλλά ένα μη χειρόμορφο μόριο όχι.
• Ένα χειρόμορφο μόριο έχει μια μη υπερτιθέμενη κατοπτρική εικόνα, αλλά ένα μη χειρόμορφο μόριο δεν έχει.
• Ένα χειρόμορφο μόριο και η κατοπτρική του εικόνα θεωρούνται ως δύο διαφορετικά μόρια που ονομάζονται εναντιομερή, αλλά ένα μη χειρόμορφο μόριο και η κατοπτρική του εικόνα είναι πανομοιότυπα.
• Ένα χειρόμορφο μόριο έχει διάφορα προθέματα που προστίθενται στη χημική ονομασία, αλλά τα μη χειρόμορφα μόρια δεν περιέχουν τέτοια προθέματα.
• Ένα χειρόμορφο μόριο περιστρέφει επίπεδο πολωμένο φως, αλλά ένα μη χειρόμορφο μόριο όχι.
