Chiral vs Achiral
Abus šos terminus var apspriest ar parasto terminu Chirality, ko pirmo reizi ieviesa lords Kelvins 1894. gadā. Vārdam Chiralitāte ir grieķu izcelsme, kas nozīmēja "roka". Šo terminu mūsdienās plaši izmanto stereoķīmijā, un tas attiecas uz daudzas svarīgas organiskās, neorganiskās, fizikālās un skaitļošanas ķīmijas jomas. Tā drīzāk ir matemātiska pieeja rocībai. Ja tiek teikts, ka molekula ir hirāla, šī molekula un tās spoguļattēls nav uzliekami, kas ideālā gadījumā atgādina gadījumu ar mūsu kreiso un labo roku, ko nevar uzklāt ar attiecīgajiem spoguļattēliem.
Kas ir Chiral?
Kā minēts iepriekš, hirāla molekula ir molekula, kuru nevar pārklāt ar tās spoguļattēlu. Šī parādība rodas, jo molekulā atrodas asimetrisks oglekļa atoms. Tiek uzskatīts, ka oglekļa atoms ir asimetrisks, ja šim konkrētajam oglekļa atomam ir pievienoti četri dažādu veidu grupas/atomi. Tāpēc, ņemot vērā molekulas spoguļattēlu, nav iespējams panākt, lai tā atbilstu sākotnējai molekulai. Pieņemsim, ka ogleklim ir divas viena otrai līdzīgas grupas un pārējās divas ir pilnīgi atšķirīgas; tomēr šīs molekulas spoguļattēlu var pārklāt ar sākotnējo molekulu pēc vairākām apgriezienu kārtām. Tomēr, ja ir asimetrisks oglekļa atoms, pat pēc visu iespējamo rotāciju veikšanas spoguļattēlu un molekulu nevar uzklāt.
Šo scenāriju vislabāk var izskaidrot ar rokas jēdzienu, kā minēts ievadā. Hirālu molekulu un tās spoguļattēlu sauc par enantiomēru pāri vai “optiskajiem izomēriem”. Optiskā aktivitāte attiecas uz plaknes polarizētās gaismas rotāciju pēc molekulārās orientācijas. Tāpēc, apsverot enantiomēru pāri, kad viens pagriež plaknes polarizēto gaismu pa kreisi, otrs to dara pa labi. Tādējādi šīs molekulas var atšķirt ar šiem līdzekļiem. Enantiomēriem ir ļoti līdzīgas ķīmiskās un fizikālās īpašības, taču citu hirālu molekulu klātbūtnē tie uzvedas ļoti atšķirīgi. Daudzi dabas savienojumi ir hirāli, un tas ir ļoti palīdzējis fermentu katalīzei, jo fermenti saistās tikai ar noteiktu enantiomēru, bet ne ar otru. Tāpēc daudzas reakcijas un ceļi dabā ir ļoti specifiski un selektīvi, nodrošinot platformu variācijām un unikalitātei. Identifikācijas ērtībai enantiomēri tiek nosaukti ar dažādiem simboliem. t.i., R/S, +/-, d/l utt.
Kas ir Achiral?
Ahirālu molekulu var uzklāt ar tās spoguļattēlu bez īpašas piepūles. Ja molekulā nav asimetriska oglekļa vai, citiem vārdiem sakot, stereogēna centra, šo molekulu var uzskatīt par ahirālu molekulu. Tāpēc šīs molekulas un to spoguļattēli nav divas, bet viena un tā pati molekula, jo tās ir viena otrai identiskas. Ahirālās molekulas negriež plakni polarizēto gaismu, tāpēc tās nav optiski aktīvas. Tomēr, ja maisījumā divi enantiomēri ir līdzīgā daudzumā, tas acīmredzami negriež plaknes polarizēto gaismu, jo gaismai, kas tiek pagriezta līdzīgā daudzumā pa kreisi un pa labi, rotācijas efekts tiek atcelts. Tāpēc šie maisījumi šķiet ahirāli. Tomēr šīs īpašās parādības dēļ šos maisījumus bieži sauc par racēmiskiem maisījumiem. Šīm molekulām arī nav atšķirīgu nosaukumu modeļu kā hirālajām molekulām. Atomu var uzskatīt arī par ahirālu objektu.
Kāda ir atšķirība starp Chiral un Achiral?
• Hirālā molekula satur asimetrisku oglekļa atomu/stereogēno centru, bet ahirālā molekulā nav.
• Hirālajai molekulai ir nepārklājams spoguļattēls, bet ahirālajai molekulai nav.
• Hirālā molekula un tās spoguļattēls tiek uzskatītas par divām dažādām molekulām, ko sauc par enantiomēriem, bet ahirāla molekula un tās spoguļattēls ir identisks.
• Hirālajai molekulai ķīmiskajam nosaukumam ir pievienoti dažādi prefiksi, bet ahirālās molekulas šādu prefiksu nesatur.
• Hirāla molekula rotē plakni polarizētu gaismu, bet ahirāla molekula to nedara.
