تماكب ضوئي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
متماكبان ضوئيان لـحمض أميني
متماكبان ضوئيان للألانين
تماكب ضوئي لمركب بروموكلوروفلوروالميثان

في الكيمياء, يكون الجزيء يدواني أو كايرال (chiral) إذا لم ينطبق على صورته في المرآة حتى إذا تم تدويره حول نفسه.

واليد مثال لذك فهي كايرال فاليد اليسرى هي صورة مرأة لليد اليمنى ولكن لا يمكن أن ينطبقا حتى ولو تم تدويرهم بأى درجة في نفس المستوى (شاهد الشكل بالأسفل). ومن الطرق التي يتم وصف الجزيئات الكايرال بأنها إما أن تكون يمين أو يسار.

دراسة الكايرالية أو اليدوانية (chirality) تقع داخل الكيمياء الفراغية. ويطلق على الجزيئين الذي لا يحدث لهما انطباق, وهما مرآة لبعض, اسم إنانتومر, مقابل ضوئي (enantiomer). ويكون للمركبات الكايرال أو اليدوانية نشاط ضوئي, ولذك يطلق على الإنانشيوميرات أحيانا متزامر ضوئي (optical isomer). ويتم تصنيف كل من الإنانشيومير على أن له دوران لليمين, أو دوران لليسار اعتمادا على ما إذا كانوا يسبب دوران للضوء المستقطب ناحية اليمين أو ناحية اليسار, على الترتيب. والمخلوط الذي يحتوى على 50/50 من كل نوع من الإنانشيومير يسمى مخلوط راسمي ولا يوجد له نشاط ضوئي. كما أنه يمكن أيضا تسمية الجزيء (الكايرال = اليدواني) "غير متناظر", فإن الكايرالية (chirality) وعدم التناظر لهما نفس المعنى.

ولتعريف أكثر دقة من الناحية التقنية, فإن تماثل جزيء (أو أى كائن أخر) يحدد ما إذا كان كايرال أم لا. ويكون الجزيء كايرال لو, وفقط لو أنه لا يوجد له مستوى تماثل, أى أن, أى محاولة لتقسيم الجزيء لقسمين متشابهين لا تنجح, (شاهد شكل بروموكلوروفلوروكربون- لايمكن فصل الجزيء لقسمين متساويين), ويصبح الجزيء غير كايرال (achiral) في حالة تواجد مستوى يمكن ان يقسم الجزيء لقسمين متساويين. وبصفة عامة ليس شرط لأن يكون الجزيء كايرال أن يكون غيرمتماثل على الإطلاق, لأنه يمكن للجزيء الكايرال أن يكون به تماثل في الدوران. وعموما فإن كل الأحماض الأمينية التي تتواجد بصفة طبيعية (فيما عدا الجليسين) وعديد من السكرات تكون غير متماثلة في نفس الوقت الذي تكون فيه كايرال. ويمكن لليدوية (Chirality) أن تعرف أيضا عن طريق التعريفات الرياضية Chirality (mathematics).

الكايرالية لها أهمية كبيرة في الكيمياء كما انها توحد التعريفات التقليدية لفروع الكيمياء كيمياء غير عضوية. كيمياء عضوي, كيمياء فيزيائية. وكثير من الجزيئات الحيوية كايرال, بما فيه الأحماض الامينية الطبيعية, (وحدات بناء البروتينات), والفيتامينات. ومن المثير للدهشة أن جميع هذه المركبات لها نفس النوع من الكايرال (chirality) كايرال متجانس (homochiral). وأصل توحد هذه الجزيئات في الكايرال في العالم الحيوي لا يزال تحت الجدل الواسع. عديد من المركبات التناسقية يكون أيضا كايرال, فمثلا معقد [Ru(2,2'-bipyridine)3]2+ والذي فيه يكون ليجند البيريدين يماثل المروحة.

الإنزيمات, عادة ما تكون كايرال, ويمكن التفريق بين 2 إنانتومر (enantiomer) لأى إنزيم كايرال. ويمكن تصور ذلك بتخيل الإنزيم كقفاز, ولو أن هذا القفاز لليد اليمني فإن الجزيئات اليمينية ستدخل فيه بسهولة, وسيكون بينهما ارتباط بطريقة سهلة ومحكمة. وعلى العكس فإن جزيئات اليد اليسرى لن تدخل فيه. وبالرغم من أن هذا المثال يبسط العملية للغاية إلا أنه قد يعبر عن عامة: المركبات الكايرال لها نشاط مختلف مع المتقابلات الضوئية للمركبات الكايرال الأخرى.

وقد تحدث بعض العمليات الحيوية فقط بواحد فقط من المقابلات الضوئية لجزيء كايرال, وغالبا لا تستجيب للمقابل الأخر. فمثلا إس-كارفون ("يساري") هو المذاق المميز للكراويه, بينما أر-كارفون ("يميني") هو المذاق الخاص بالنعناع. وكثير من الأدوية يجب أن تصنع بنقاء كبير للمقابلات الضوئية, نظرا لسمية المقابل الضوئي الخطأ. زمثال لذلك ثاليدوميد وهو مركب راسمي، أي أنه, يحتوى على كل من المتزامر اليميني واليساري بكميات متساوية. أحد المتقابلات الضوئية فعال في علاج غثيان الصباح الذي يحدث للسيدات الحوامل, والمقابل الضوئي الأخر له تأثؤي مشوه للأجنة. ومن المهم ملاحظة أن المقابلات الضوئية تتحول لبعضها البعض في الكائنات الحية. أى أنه في حالة إعطاء جرعة للإنسان من دى- ثاليدوميد أو إل- ثاليدوميد, فكلا المقابلين يتواجدا في الدم. أي أن إعطاء مقابل واحد لن يمنع التأثير المشوه للعقار.

وعموما فإن, الجزيء الكايرال له "نقطة كايرال" التي تتمركز عند ذرة عدم التماثل (غالبا ذرة كربون). وهذه الحالة توجد في الأحماض الأمينية الكايرال حيث تكون ذرة الكربون الألفا هي مركز عدم التماثل, ولها نقطة كايرال. ويمكن للجزيء أن يكون به أكثر من مركز كايرال بدون أن يكون الجزيء كايرال ككل وذلك لو أن هناك عنصر تماثل (مستوى تماثل يقسم الجزيء لقسمين متساويين) يمكن أن يدور حوله مراكز الكايرال. وتسمى هذه المركبات بالميزو مركبات. كما انه أيضا من الممكن للجزيئات أن تكون كايرال بدون وجود مركز كايرال في الجزيء. الأمثلة لذلك تتضمن 1,1´-ثنائي-2-نافثول (1,1’-bi-2-naphthol BINOL), و1,3-ثنائي كلورو-أللين (1,3-dichloro-allene) ولهما سطح كايرال أو كايرال محوري.

ومعقد [Ru(2,2'-bipyridine)3]2+ مثل لدزيء كايرال به درجة عالية من التماثل. وينتمى إلى نقطة مجموعة D3. ويعنى أن له ثلاثة أضعاف محور دوران متماثل, وضعفين لثلاث محاور عمودية. وفى هذه الحالة, تكون ذرة Ru يمكن أن تعامل على أنها مركز عدم تماثل لأن المعقد له نقطة كايرال. ويجب التفريق بين التشاكل (conformation), التكوين (configuration) عند مناقشة الكايرال. التشاكل هو وضع مؤقت للذرات في الجزيء يمكن افتراضه نتيجة لدوران الروابط, أو انثنائها, أو شدها طالما أنه لم يحدث هناك كسر لهذه الروابط. التكوين هو بناء الجزيء والذي يفترض أنه غير انعكاسي تحت الظروف المحيطة. المقابلات الضوئية, والمتزامرات الأخرى النشيطة ضوئيا مثل المقبلات غير الضوئية, هي أمثلة للمتزامرات التكوينية.

موضوعات متعلقة[عدل]

المراجع[عدل]

"الكيمياء الفراغية للمركبات التناسقية" Ernest L. Eliel and Samuel H. Wilen, 1994. "الكيمياء الفراغية للمركبات العضوية", Wiley-Interscience.

Alex von Zelewsky, 1996. "الكيمياء الفراغية للمركبات التناسقية", Wiley.