ХИРАЛЬНОСТЬ

ХИРАЛЬНОСТЬ (англ, chirality, от греч. cheir - рука), понятие в химии, характеризующее свойство объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале. Впервые сформулировано в 1884 У. Томсоном, но распространение получило только после 1966, когда было введено в стереохимию В. Прелогом. Наряду с конфигурацией и конформацией X.- основное понятие совр. стереохимии. Различают центральную, осевую и планарную X., к-рым соответствуют хиральные элементы: центр, ось и плоскость (см. рис.). Для энантиоморфных кристаллов (см. Энантиоморфизм) и нек-рых видов молекул целесообразно говорить о хираль-ном пространстве. Хиральный центр -более широкое понятие, чем асимметрич. атом, поскольку существуют молекулы, у к-рых хиральный центр не совпадает ни с одним из атомов. Планарная X. характерна для металлоорганич. соединений, напр, я-комплексов олефинов, аре-нов. X.- необходимое условие естественной оптической активности молекул, поскольку хиральные объекты существуют в виде пары энантиомеров (см. Изомерия). Отсутствие X. обозначается термином "ахиралъностьк Ахиральные молекулы могут проявлять индуцированную оптич. активность. Молекулу наз. прохиральной, если она может быть превращена в хиральную заменой единственного атома, напр, атома водорода в СН₂ВrСl на фтор. При совмещении в одной молекуле хирального и прохи-рального фрагментов возникает явление диастереотопии ядер, к-рое наблюдается в спектрах ядерного магнитного резонанса. На этом основан новейший метод обнаружения X. молекул.

Примеры молекул с различными хиральными элементами: а - центр; б - ось; в - плоскость; А, В, С, D - различные группировки атомов.

Лит.: Соколов В. И., Новое в стереохимии, М., 1975. В. И. Соколов.

св-во объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале. В химии рассматривается X. индивидуальных молекул и их агрегатов.
Противоположное X. св-во - ахиральность, когда отображение в плоском зеркале совместимо с исходной фигурой.
Наряду с конфигурацией и конформацией (см. Конфигурация стереохимическая, Конформационный анализ)X. основное, фундам. понятие стереохимии. Мат. условием X. является отсутствие зеркально-поворотных осей симметрии n.> Хиральные молекулы принадлежат к точечным группам симметрии, имеющим в качестве элементов симметрии только простые поворотные оси,- это группы С _п, D_n, Т, О, I>.
Хиральные молекулы существуют в виде пар энантиомеров (см. Изомерия), различающихся только знаком оптич. вращения (см. Оптическая активность), к-рое связано с конфигурацией. Если в молекуле содержится более одного хирального фрагмента, то она существует в виде диастереомеров, различающихся по физ. и хим. св-вам. Ахиральную молекулу наз. прохиральной, если единичным структурным изменением в ней можно образовать хиральный фрагмент, напр. (звездочкой обозначен хиральный центр):

Различают центральную, осевую, планарную, винтовую и топологическую X. Первые 4 вида характеризуются наличием соответствующего элемента X.: центра, оси, плоскости, винтовой пов-сти (напр., в гелиценах, имеющих структуру спирального типа), а последняя - наличием топологич. связи (см. Топология), как в трилистном узле, или в сочетании этой связи со структурной несимметричностью, как в катенанах (рис.). Планарная X. характерна для многих металлоорг. соед., напр. для -комплексов олефинов, аренов. Для энантиоморфных кристаллов целесообразно говорить о хиральной поверхности.

Рис. Молекулы с разл. элементами X.: а - центр; б - ось; в - плоскость; г - винтовая пов-сть; д - топологич. связь; А, В, С, D - разл. атомы или группы атомов, М - атом металла, L - лиганд.

X. лежит в основе концепции энантиотопии - диастереотопии (см. Топные отношения). Химически одинаковые атомы или группы хиральной молекулы анизохронны и проявляются как различные в спектрах ЯМР, их наз. диастереотопными. Такие группы в ахиральной молекуле энантиотопны и становятся анизохронными при взаимод. с внеш. хиральной молекулой, напр. р-рителя.
Ввиду того, что почти все биомолекулы хиральны, X. имеет решающее значение при синтезе сложных соед., обладающих фармакологич. св-вами. Энантиоселективный синтез оптически активных биологически активных соед. наз. хиральным синтезом. X. играет важную роль также при синтезе регулярных полимеров, жидких кристаллов, материалов для нелинейной оптики, ферроэлектриков и др.

Лит. см. при ст. Стереохимия.

В. И. Соколов.

Термин

хиральность

Термин на английском

chirality

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

Определение

Геометрическое свойство жесткого объекта (пространственной структуры) не совпадать со своим зеркальным отображением.

Описание

Хиральный объект не имеет элементов симметрии 2-го порядка, таких как плоскости симметрии, центры симметрии и зеркально-поворотные оси. Если хотя бы один из этих элементов симметрии присутствует, объект является ахиральным. Хиральными бывают молекулы, кристаллы, наноструктуры (например, нанотрубки).Хиральные молекулы могут существовать в виде двух изомеров, являющихся зеркальными отражениями друг друга (рис.1). Ввиду того, что почти все биомолекулы хиральны, хиральность влияет на возможность использования наноструктур в нанобиотехнологиях.

Авторы

• Еремин Вадим Владимирович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Химическая энциклопедия. Т. 5. - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998 - C. 538.
2. Compendium of Chemical Technology. IUPAC Recommendations. - Blackwell, 1997.

Иллюстрации

Аланин - хиральная аминокислота.

Теги

Разделы

Наука

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А.М. Прохоров.1983.

ХИРАЛЬНОСТЬ

(киральность) (от греч. cheir - рука), принадлежность объекта (как правило, молекулы или кристалла) к одной из зеркально симметричных модификаций, условно называемых "правой" и "левой" (см. также Энан-тиоморфизм). Одним из наиб. характерных физ. свойств хиральных (т. е. обладающих X.) молекул и кристаллов является их оптическая активность.X. молекул обычно обусловлена их особой симметрией (подробнее см. Оптически активные вещества, Оптические изомеры), а X. кристаллов, кроме того, их структурными свойствами.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

(киральность) (от греч. cheir -рука), свойство объекта (молекулы, кристалла) не совмещаться со своим отображением в идеальном плоском зеркале. Противоположное свойство - ахиральность, когда отображение совместимо с исходной фигурой. Матем. условием X. является отсутствие зеркально-поворотных осей симметрии S_n>. Наряду с конфигурацией и конформацией X.- основное понятие стереохимии. X.- необходимое условие оптической активности.