imported>Well, Well, Bot!: уборка лишних параметров шаблона {{переход}}

2026-03-25T07:59:08Z

уборка лишних параметров шаблона {{переход}}

Новая страница

{{другие значения|Хиральность}}
[[Файл:Chirality with hands.svg|300px|thumb|[[Аминокислоты]] являются примерами хиральных молекул]]
'''Хира́льность''' ({{lang-grc|[[wikt:χείρ#Древнегреческий|χείρ]]}} «рука») — свойство [[Молекула|молекулы]] не совмещаться в пространстве со своим [[отражение (геометрия)|зеркальным отражением]]<ref name="iupac_chirality">{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/C01058.html|title=IUPAC Gold Book - chirality|access-date=2013-02-24|archive-url=https://www.webcitation.org/6EhumZlVE?url=http://goldbook.iupac.org/C01058.html|archive-date=2013-02-26|url-status=live}}</ref>. Термин основан на древнегреческом названии наиболее узнаваемого хирального предмета — [[руки]]. Так, левая и правая руки являются зеркальными отражениями, но не могут быть совмещены друг с другом в пространстве. Подобным образом, свойством хиральности обладают молекулы, в которых отсутствуют зеркально-поворотные оси [[Симметрия|симметрии]] Sn, что эквивалентно наличию в молекуле элементов хиральности: центра, оси, плоскости хиральности и др. Такие зеркально-симметричные формы химических соединений называются [[Энантиомеры|энантиомерами]].

== История ==
[[Файл:Pcrystals.svg|thumb|Энантиоморфные кристаллы правовращающего и левовращающего тартратов]]
Хиральность молекул была открыта [[Пастер, Луи|Л. Пастером]] в 1848 году. Пастер обратил внимание на то, что кристаллы, выпадающие из раствора [[Рацемат|рацемического]] [[Тартраты|тартрата]] [[Натрий|натрия]]-[[Аммоний|аммония]], имеют две формы, представляющие собой зеркальные отражения, которые не совмещаются друг с другом в пространстве. Напротив, кристаллы индивидуального правовращающего тартрата натрия-аммония имели одинаковую форму с малыми плоскостями, направленными в одну сторону. Пастер провёл подобные [[Кристаллизация|кристаллизации]] с тринадцатью энантиомерно чистыми соединениями (различными тартратами и [[Винная кислота|винной кислотой]]), а также с шестью рацемическими тартратами и сделал вывод о существовании хиральности молекул и объяснил ранее неизвестный вид [[Изомерия|изомерии]] винных кислот — [[Энантиомеры|энантиомерию]]<ref name="Flack">{{статья|автор=Flack H. D.|заглавие=Louis Pasteur’s discovery of molecular chirality and spontaneous resolution in 1848, together with a complete review of his crystallographic and chemical work|ссылка=http://crystal.flack.ch/sh5092.pdf|язык=en|издание=Acta Cryst. Sect. A|год=2009|том=A65|страницы=371–389|doi=10.1107/S0108767309024088|archive-url=https://wayback.archive-it.org/all/20120906001007/http://crystal.flack.ch/sh5092.pdf|archive-date=2012-09-06}}</ref>.

Структурная трактовка хиральности стала возможной после введения в 1874 году [[Вант-Гофф, Якоб Хендрик|Я. Вант-Гоффом]] и [[Ле Бель, Жозеф Ашиль|Ж. Ле Белем]] концепции [[Асимметрический атом|асимметрического атома]] углерода, то есть тетраэдрического атома углерода с четырьмя различными заместителями<ref name="Flack"/>.

Понятие хиральности было введено лордом [[Томсон, Уильям (лорд Кельвин)|Кельвином]] в конце XIX в.<ref name="Kelvin_1904">{{книга|автор=Kelvin W. T.|заглавие=Baltimore lectures on molecular dynamics and the wave theory of light (1904)|ссылка=https://archive.org/stream/baltimorelecture00kelviala/baltimorelecture00kelviala_djvu.txt|место=London|издательство=C. J. Clay and sons|год=1904}}</ref><ref name="Cintas">{{статья|автор=Cintas P.|заглавие=Tracing the Origins and Evolution of Chirality and Handedness in Chemical Language|язык=en|издание=Angew. Chem. Int. Ed|год=2007|том=46|номер=22|страницы=4016–4024|doi=10.1002/anie.200603714}}</ref>

{{начало цитаты}}
Я называю какую-либо геометрическую фигуру, или группу точек, хиральной и говорю, что она обладает хиральностью, если её изображение в идеальном плоском зеркале не может быть с ней совмещено.
{{oq|en|I call any geometrical figure, or group of points, chiral, and say it has chirality, if its image in a plane mirror, ideally realized, cannot be brought to coincide with itself.}}
{{конец цитаты|источник=У. Т. Кельвин. Балтиморские лекции по молекулярной динамике и волновой теории света, 1904}}

Позже [[Мейер, Виктор|В. Мейер]] распространил понятие о хиральности на соединения [[азот]]а, а [[Поуп, Уильям Джексон|У. Дж. Поуп]] — на атомы [[Сера|серы]], [[селен]]а и [[Олово|олова]]. Хиральность комплексных соединений металлов была изучена [[Вернер, Альфред|А. Вернером]]{{переход|Хиральность в неорганической химии}}<ref name="Азимов">{{книга|автор=Азимов А.|заглавие=Краткая история химии|ссылка=https://archive.org/details/libgen_00049265|оригинал=A Short History of Chemistry|ответственный=Пер. с англ. З. Е. Гельмана, под ред. А. Н. Шамина|место=М|издательство=Мир|год=1983|страницы=[https://archive.org/details/libgen_00049265/page/n87 88]—89}}</ref> .

== Симметрия хиральных молекул ==
Поскольку хиральность является геометрической характеристикой, её можно определить путём отнесения молекулы к той или иной [[Вид симметрии|группе симметрии]]. Очевидно, не являются хиральными молекулы с [[Центральная симметрия|центром инверсии]] (''i'') или [[Отражение (геометрия)|плоскостью симметрии]] (''s''), поскольку эти молекулы состоят из двух одинаковых частей, которые при отражении превращаются друг в друга, и отражение является эквивалентным исходной молекуле. Ранее геометрический критерий хиральности формулировали так: «у хиральной молекулы не должно быть плоскости симметрии и центра инверсии». В настоящее время пользуются более точным критерием, который предполагает отсутствие у хиральной молекулы также [[Зеркально-поворотная ось|зеркально-поворотных осей]] Sn<ref name="iupac_chirality"/><ref name="Бутин">{{cite web|url=http://www.chem.msu.su/rus/teaching/butin/p2.html|title=Теоретическая стереохимия|author=Бутин К. П.|access-date=2013-02-23|archive-date=2013-01-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20130129221425/http://www.chem.msu.su/rus/teaching/butin/p2.html|url-status=live}}</ref>.

== Виды хиральности ==
[[Файл:Chirality examples.png|thumb|350px|Примеры молекул, обладающих (а) центральной хиральностью; (б) аксиальной хиральностью; (в) планарной хиральностью; (г) спиральной хиральностью; (д) топологической хиральностью]]
В зависимости от элемента молекулы, наличие которого приводит к возникновению хиральности, различают следующие виды хиральности:
* центральная (центр хиральности)
* аксиальная (ось хиральности)
* планарная (плоскость хиральности)
* спиральная (спираль)
* топологическая.<ref name="Бутин"/><ref>{{книга
|ref = Потапов
|автор = Потапов В. М.
|заглавие = Стереохимия
|ссылка = https://archive.org/details/isbn_572450376X
|место = М
|издательство = Химия
|год = 1988
|страницы = [https://archive.org/details/isbn_572450376X/page/n17 18]-20
|isbn = 5-7245-0376-X}}</ref>

=== Центральная хиральность ===
{{main|Центральная хиральность}}
Центральная хиральность возникает в результате наличия в молекуле центра хиральности (хирального центра), которым, как правило, является асимметрический атом [[углерод]]а, имеющий 4 различных заместителя. Хиральными центрами могут быть также атомы [[Кремний|Si]], [[Фосфор|P]], [[Сера|S]], реже — [[Азот|N]]<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/C01060.html|title=IUPAC Gold Book - chirality centre|access-date=2013-02-24|archive-url=https://www.webcitation.org/6EhupGEl0?url=http://goldbook.iupac.org/C01060.html|archive-date=2013-02-26|url-status=live}}</ref>. В хиральных производных [[адамантан]]а центр хиральности находится в середине углеродного каркаса, где атомов нет вовсе<ref name="Бутин"/>.

=== Аксиальная (осевая) хиральность ===
{{main|Аксиальная хиральность}}
Аксиальная хиральность возникает в результате неплоского расположения заместителей относительно некоторой оси — оси хиральности<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/A00547.html|title=IUPAC Gold Book - axial chirality|access-date=2013-02-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20101223063030/http://goldbook.iupac.org/A00547.html|archive-date=2010-12-23|url-status=dead}}</ref>. Ось хиральности существует в несимметрично замещённых алленах. ''sp''-гибридный атом углерода в аллене имеет две взаимно перпендикулярные ''p''-орбитали. Их перекрывание с ''p''-орбиталями соседних атомов углерода приводит к тому, что заместители в аллене лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях. Подобная ситуация наблюдается также в замещённых [[Дифенил|бифенилах]], в которых вращение вокруг связи, соединяющей [[Ароматичность|ароматические кольца]], затруднено, а также в [[Спиросоединения|спироциклических]] соединениях.

=== Планарная хиральность ===
Плоскость хиральности присутствует в производных [[ферроцен]]а, замещённых [[Парациклофаны|парациклофанах]] и др. При помощи данного термина описывают хиральное расположение внеплоскостных элементов молекулы относительно плоскости хиральности<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/P04681.html|title=IUPAC Gold Book - planar chirality|access-date=2013-02-24|archive-url=https://www.webcitation.org/6EhuqdfUH?url=http://goldbook.iupac.org/P04681.html|archive-date=2013-02-26|url-status=live}}</ref>.

=== Спиральная хиральность ===
Спиральная хиральность характерна для соединений, имеющих элементы в форме спирали, пропеллера или винта, например для [[Гелицены|гелиценов]]<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/H02763.html|title=IUPAC Gold Book - helicity|access-date=2013-02-24|archive-url=https://www.webcitation.org/6EhurMtiS?url=http://goldbook.iupac.org/H02763.html|archive-date=2013-02-26|url-status=live}}</ref>. Шесть ароматических колец в гексагелицене не могут уложиться в одной плоскости, поэтому образовывают спираль, которая может быть закручена влево или вправо. Данный вид хиральности наблюдается также в [[Белки|белках]] и [[Нуклеиновая кислота|нуклеиновых кислотах]].

=== Топологическая хиральность ===
Топологическая хиральность связана с наличием структурной несимметричности, характерной для [[Супрамолекулярная химия|супрамолекул]], например, [[Катенаны|катенанов]], [[Ротаксаны|ротаксанов]], [[Молекулярные узлы|молекулярных узлов]]<ref name="Бутин"/>.

== Хиральность соединений со стереогенной парой электронов ==
В [[Амины|аминах]], [[фосфин]]ах, ионах сульфония, оксония, [[Сульфоксиды|сульфоксидах]] хиральность может возникать из-за пространственного окружения атомов [[азот]]а, [[фосфор]]а, [[Сера|серы]] и [[кислород]]а. Несмотря на то, что в данных соединениях все они имеют только три заместителя, четвёртое координационное место занимает [[неподелённая пара электронов]] и происходит возникновение центра хиральности.

Хиральные амины отличаются от хиральных соединений кислорода, фосфора и серы, поскольку [[энантиомеры]] аминов, возникающие из-за стереогенного атома азота, редко могут быть разделены, так как они легко превращаются друг в друга за счёт [[Инверсия азота|инверсии атома азота]] (рассчитанная энергия активации EA для [[триметиламин]]а составляет около 30 [[Калория|ккал]]/[[Моль (единица измерения)|моль]]). В то же время соответствующие фосфины подвергаются инверсии весьма медленно (рассчитанная энергия активации EA для [[триметилфосфин]]а составляет около 190 [[Калория|ккал]]/[[Моль (единица измерения)|моль]])<ref name="Kölmel">{{статья|автор=Kölmel С., Oehsenfeld C., Ahlrichs R.|заглавие=An ab initio investigation of structure and inversion barrier of triisopropylamine and related amines and phosphines|язык=en|издание=Theor. Chim. Acta|год=1991|том=82|номер=3-4|страницы=271-284|issn=1432-2234|doi=10.1007/BF01113258}}</ref>. Исключением из данной особенности являются амины, в которых инверсия азота невозможна, поскольку его [[конфигурация (химия)|конфигурация]] пространственно закреплена, как, например, в {{не переведено|Основание Трёгера|основании Трёгера|en|Tröger's base}}.
[[Файл:Nitrogen inversion.png|250px|центр]]

== Хиральность в неорганической химии ==
Многие [[комплексные соединения]] обладают хиральностью. Классическими в данной области являются работы [[Вернер, Альфред|А. Вернера]], синтезировавшего более 40 оптически активных координационных соединений. Например, октаэдрический комплекс [[Рутений|рутения]] с [[бипиридин]]ом [Ru(bipy)3]2+ является хиральным, поскольку три бипиридиновых лиганда в нём занимают хиральное расположение в форме пропеллера.
[[Файл:Énantiomères octaèdriques.jpg|250px|центр]]

== Связь с оптической активностью ==
{{main|Оптическая активность}}
Хиральные соединения и их растворы обладают способностью [[Вращение плоскости поляризации|вращать плоскость поляризации]] [[Поляризация волн|плоскополяризованного]] света, что можно наблюдать при помощи [[поляриметр]]а. По этой причине хиральные вещества также называют '''оптически активными''', или оптически деятельными.

Световую волну, проходящую через раствор оптически активного вещества, можно представить в виде правой и левой циркулярно поляризованных составляющих, которые в хиральной среде распространяются с различными [[Фазовая скорость|фазовыми скоростями]], за счёт чего и возникает [[вращение плоскости поляризации]] света<ref name="Трофимова">{{книга|автор=Трофимова Т. И.|заглавие=Курс физики|ссылка=https://archive.org/details/isbn_5060015408|место=М|издательство=Высшая школа|год=1990|страницы=[https://archive.org/details/isbn_5060015408/page/n314 315]|страниц=478|isbn=5-06-001540-8}}</ref>.

== Хиральность в биологии ==
Многие биологически активные молекулы обладают хиральностью, причём природные [[аминокислоты]] и [[Углеводы|сахара]] представлены в природе преимущественно в виде одного из [[Энантиомеры|энантиомеров]]: аминокислоты, в основном, имеют {{smallcaps|l}}-конфигурацию, а сахара — {{smallcaps|d}}-конфигурацию<ref name="Овчинников">{{книга|автор=Овчинников Ю. А.|заглавие=Биоорганическая химия|ссылка=https://archive.org/details/libgen_00104924|место=М|издательство=Просвещение|год=1987|страницы=[https://archive.org/details/libgen_00104924/page/n25 27]}}</ref>.

Две энантиомерные формы одной молекулы обычно имеют различную биологическую активность. Это связано с тем, что [[рецептор]]ы, [[ферменты]], [[антитела]] и другие элементы организма также обладают хиральностью, и структурное несоответствие между этими элементами и хиральными молекулами препятствует их взаимодействию. Например, [[ферменты]], являющиеся хиральными молекулами, часто проявляют специфическую реакционную способность по отношению к одному из энантиомеров. Подобные примеры характерны и для лекарственных соединений. Так, биологической активностью обладает лишь один энантиомер [[ибупрофен]]а — (''S'')-(+)-ибупрофен, в то время как его оптический антипод (''R'')-(−)-ибупрофен в организме неактивен<ref>{{статья|автор=Tracy T. S., Hall S. D.|заглавие=Metabolic inversion of (R)-ibuprofen. Epimerization and hydrolysis of ibuprofenyl-coenzyme A|язык=en|издание=Drug Metab. Dispos|год=1992|том=20|номер=2|страницы=322-327|pmid=1352228}}</ref>.

== Гомохиральность ==
{{main|Гомохиральность}}
За редкими исключениями, природные хиральные [[аминокислоты]] и [[моносахариды]] представлены в виде единственного изомера из двух возможных. Так, в состав [[Белки|белков]] входят практически исключительно {{smallcaps|l}}-аминокислоты, а [[ДНК]] и [[РНК]] построены только на основе {{smallcaps|d}}-[[Углеводы|углеводов]]. Данное свойство химических соединений называется '''гомохиральностью''' (хиральной чистотой). Происхождение и назначение данного явления до конца не установлены, однако его часто связывают с проблемой происхождения жизни<ref name="Bonner">{{статья|автор=Bonner W. A.|заглавие=Origins of Chiral Homogeneity in Nature|язык=en|издание=Topics in Stereochemistry|год=2007|том=18|страницы=1-96|doi=10.1002/9780470147276.ch1}}</ref>.

== См. также ==
* [[Оптическая активность]]
* [[Стереоизомеры]]
* [[Стереоселективный синтез]]

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
{{Стереохимия}}

[[Категория:Стереохимия]]
[[Категория:Симметрия (химия)]]

Хиральность (химия) - История изменений

imported>Well, Well, Bot!: уборка лишних параметров шаблона {{переход}}