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Wie korreliert die Chiralität verschiedener Moleküle?

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In der Astrobiologie besteht ein vorgeschlagener Weg, um zu testen, ob Leben auf einer anderen Welt fremd ist oder von der Erde stammt, darin, die Chiralität seiner Moleküle zu bestimmen. Dies ist natürlich nur sinnvoll, wenn die Biochemie ähnlich genug ist, dass man eine Kontamination vermuten kann.

Aber dieser Test hat eine Schwäche. Während unterschiedliche Chiralität einen fremden Ursprung bestätigen kann, schließt eine ähnliche Chiralität einen fremden Ursprung nicht aus.

Um dies zu beheben, ist es eine plausible Idee, die Chiralität einer Vielzahl von Verbindungen zu überprüfen. Ein falsch positives Ergebnis, das auf die Herkunft der Erde hindeutet, hätte dann eine exponentiell geringere Chance, mit jeder einzelnen getesteten Verbindung zu übereinstimmen.
… oder so hoffe ich.

Das Problem ist, dass ich fürchte, dass verschiedene chirale Verbindungen keine statistisch unabhängige Standardchiralität haben. Beispielsweise können übliche biochemische Wege eine Verbindung aus einer anderen herstellen, was dazu führt, dass die Chiralität des ersten Moleküls direkt die Chiralität des zweiten Moleküls bestimmt.

Ich suche nach einer übergeordneten Perspektive: Bestimmt die Chiralität einer einzelnen Verbindung mehr oder weniger die Chiralität aller anderen Verbindungen in einer gesamten Biochemie, oder gibt es eine große Anzahl von Verbindungen, die im Vergleich zu anderen eine willkürliche Standardchiralität haben?


Hypothetisch, wenn eine außerirdische Spezies gefunden wurde und wenn sie ähnliche biochemische Polymere enthielt (DNA mit A,T,C,G, Protein mit 20 Aminosäuren usw.), dann können wir möglicherweise schlussfolgern, dass sie einen gemeinsamen Ursprung mit uns haben. (Nur ähnliche Chiralität erfordert nicht die Theorie des gleichen Ursprungs)

Bestimmt die Chiralität einer einzelnen Verbindung mehr oder weniger die Chiralität aller anderen Verbindungen in einer gesamten Biochemie?

Jawohl. Da chirale Moleküle fast immer aus einem chiralen Medium hergestellt/gereinigt werden (das andere chirale Moleküle und/oder chirale physikalische Eigenschaften enthält, z. B. polarisiertes Licht).

Daher (Angenommen, die Reaktion ist enantioselektiv und Sie wollen eine reine Chemikalie mit einer bestimmten Stereochemie) die Konfiguration des Chiralitätszentrums eines neuen Moleküls hängt von der Chiralität des Reagens ab. Immer noch diese Beziehung ist nicht konstant und unterscheidet sich von einer Reaktion zur anderen. Zum Beispiel Lehrbuch SN2 Reaktion führt zur Umkehrung der Konfiguration, während Williamson Ethersynthesereaktion behält die Chiralität bei.

Eine nicht-racemische Mischung einer chiralen Verbindung ergibt sich aus einer vorherigen nicht-racemischen Mischung und so weiter. daher bestimmte die Stereochemie der ersten nicht-racemischen Mischung die S/R-, L/R-,(-/+)-Chiralität des gesamten Lebens an sich, dessen Identität möglicherweise nie vollständig verstanden werden kann.


Biologische Reaktionen bewahren die Chiralität, während nicht-biologische Reaktionen dies im Allgemeinen nicht tun (obwohl es Beispiele für rxns gibt, bei denen die Chiralität erhalten bleibt), denke ich, dass diese Strategie für den Vergleich von Biomolekülen mit mehreren chiralen Zentren funktionieren würde. Aus der Sicht der IUPAC ist D-Glucose beispielsweise (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-Pentahydroxyhexanal und gehört einfach zu den Aldosen und Ketalen, wobei ein einzelnes Biomolekül (nicht nur Kohlenhydrate) gefunden wird. mit mehreren chiralen Zentren, in denen ein einzelner Kohlenstoff eine andere Chiralität aufweist als das Leben auf der Erde, würde stark darauf hindeuten, dass nicht von der Erde stammendes Leben dafür verantwortlich war.


Chiralität

3.2.1 Einführung

Chiralität liefert nicht nur in biologischen Systemen, sondern auch in industriellen Prozessen entscheidende Informationen. Zur Bestimmung der absoluten Konfiguration und zur Charakterisierung der stereochemischen Reinheit eines bestimmten Moleküls wurden mehrere Methoden entwickelt, bei denen die Wechselwirkungen zwischen dem chiralen Molekül und polarisiertem Licht ausgelesen werden. Die Circulardichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine gut etablierte Methode, beschränkt sich jedoch auf die Messung von chromophoren chiralen Molekülen. Wenn auf nicht-chromophore Moleküle abgezielt wird, sollten chromophore Sonden angebracht werden, um die Chiralitätsinformationen der Zielspezies zu amplifizieren und zu übertragen. Einige Seltenerdkomplexe mit Chromophoren wurden als wirksame CD-Sonden beschrieben, die die CD-Signale bei hoch koordinierter Komplexierung mit den chiralen Zielen induzierten oder verstärkten. Wie oben beschrieben, bieten sie eine spezifische molekulare Erkennung für chirale Substrate, und die Chiralitätsinformation der gebundenen Spezies kann selbst in Gegenwart anderer chiraler Spezies nur wahrgenommen werden. In üblichen Chiralitätssondierungssystemen sind die Chromophore kovalent mit den chiralen Substraten verknüpft. Da das kovalente Derivatisierungsverfahren in der Regel arbeitsaufwendige Verfahren vor und nach CD-Messungen erfordert, hat das Seltenerd-Komplexierungsverfahren mehrere Vorteile des einfachen Verfahrens und der hohen Selektivität.

Seltenerdkomplexe können drei Arten von CD-Signalen liefern: CD-Metall-basierte CD auf Ligandenbasis und zirkular polarisierte Lumineszenz (CPL) ( Abb. 4 ). Die beiden Arten von CD-Signalen werden als Absorptionsunterschiede zwischen links- und rechtszirkular polarisiertem Licht beobachtet und spiegeln die Chiralität des Grundzustands wider. Das CPL-Signal ist ein Hinweis auf den Unterschied der Lumineszenzintensität zwischen links- und rechtszirkular polarisiertem Licht, und die Chiralität des angeregten Zustands wird charakterisiert. Beim Einbau eines chromophoren Liganden in einen chiralen Seltenerdkomplex werden häufig intensive CD-Signale auf Ligandenbasis beobachtet. Im Gegensatz dazu erfordern metallbasierte CD- oder CPL-Messungen von Seltenerdkomplexen hochkonzentrierte Probenlösungen, da ihre f-f-Übergänge verboten sind. Die beobachteten Signale bestehen aus mehreren Übergängen, die von den elektronischen 4f-Konfigurationen herrühren. Somit kann die Chiralitätsinformation um das Metallzentrum mit dieser Methode präzise analysiert werden, falls ein Peak nur von einem Übergang stammt, wie dem 5 D0 → 7 F-Übergang von Eu 3+ (Riehl und Müller, 2005) . Im Folgenden diskutieren wir CD- und CPL-Sondierungsprofile verschiedener Seltenerdkomplexe. Basierend auf der Koordinationschemie der Seltenen Erden wurden mehrere Strategien zur Chiralitätsmessung von Aminosäuren, Zuckern, Nukleinsäuren und anderen biologischen Substanzen erfolgreich etabliert.


Das Institut für Schöpfungsforschung

Als 1953 die Schlagzeile der Zeitung "Life in a Test-tube" erschien, war die Evolutionsgemeinschaft sehr aufgeregt, weil sie die Arbeit von Stanley Miller und Harold Urey als wissenschaftlichen Beweis betrachtete, dass Leben aus Chemikalien durch zufällige, zufällige natürliche Prozesse entstanden sein könnte . In diesem klassischen Experiment kombinierten Miller und Urey eine Mischung aus Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasserdampf und führten die Mischung durch eine elektrische Entladung, um einen Blitz zu simulieren. Am Ende des Experiments wurde festgestellt, dass die Produkte einige Aminosäuren enthielten. Da Aminosäuren die einzelnen Glieder von langkettigen Polymeren sind, die Proteine ​​genannt werden, und Proteine ​​​​in unserem Körper wichtig sind, berichteten Zeitungen schnell, dass es Laborbeweise gab, die jetzt bewiesen, dass Leben aus Chemikalien stammt.

Als Ph.D. Organischer Chemiker, ich muss zugeben, dass die Bildung von Aminosäuren unter diesen Bedingungen faszinierend ist, aber es gibt ein großes Problem. In diesem Experiment ist nie Leben entstanden. Das Produkt waren Aminosäuren, die normale Alltagschemikalien sind, die nicht "leben". Bis heute ist kein Prozess bekannt, der Aminosäuren in eine Lebensform umgewandelt hat, aber diese Tatsache hält Evolutionisten nicht davon ab, zu behaupten, dass dieses Experiment ist der Beweis dafür, dass das Leben aus Chemikalien stammt. Evolutionisten wissen, dass Aminosäuren nicht leben, aber sie nennen diesen Beweis trotzdem, weil sie behaupten, dass Aminosäuren die Bausteine ​​des Lebens sind. Diese Behauptung legt nahe, dass Leben entstehen würde, wenn genügend Bausteine ​​vorhanden sind, aber diese Schlussfolgerung ist nur eine Annahme und wurde nie nachgewiesen. Aminosäuren können die Bausteine ​​von Proteinen sein, und Proteine ​​sind für das Leben notwendig, aber das bedeutet nicht, dass Aminosäuren die Bausteine ​​des Lebens sind. Ich könnte in einen Autoteileladen gehen und jedes einzelne Teil kaufen, um ein Auto zu bauen, aber das bringt mir kein funktionierendes Kraftfahrzeug. So wie es einen Assembler geben musste, um aus diesen Autoteilen ein fahrendes Fahrzeug zu bauen, musste es einen Assembler dieser Aminosäuren geben, um die Proteine ​​herzustellen, damit Leben in unserem Körper existieren konnte.

Seit 1953 fragen sich Wissenschaftler, ob die Bildung von Aminosäuren in diesen Experimenten die Behauptung beweist, dass das Leben aus Chemikalien entstand. Viele haben darüber diskutiert, ob dieses Experiment die Evolution bestätigt oder deuten die Beweise auf einen allmächtigen Schöpfer hin? Seit 50 Jahren stellen Wissenschaftler seit 50 Jahren Fragen, die Diskussion endet in einer Debatte. Nennen Sie es professionelle Neugier, aber als Wissenschaftler habe ich mich immer gefragt, warum es mehr Debatten zu diesem Thema gibt als Diskussionen über die Fakten. Dann wurde mir klar, dass eine Diskussion der Fakten unweigerlich zu einer Diskussion über das Thema Chiralität führen würde. Chiralität ist wahrscheinlich einer der besten wissenschaftlichen Beweise, die wir gegen die zufällige Evolution haben, und Chiralität zerstört die Behauptung, dass das Leben aus Chemikalien stammt, vollständig. Offensichtlich ist dies eine Tatsache, die sie nicht einmal diskutieren wollen.

Chiralität ist ein chemischer Begriff, der Händigkeit bedeutet. Obwohl zwei chemische Moleküle die gleichen Elemente und ähnliche Eigenschaften zu haben scheinen, können sie dennoch unterschiedliche Strukturen aufweisen. Wenn zwei Moleküle identisch erscheinen und sich ihre Strukturen nur dadurch unterscheiden, dass sie Spiegelbilder voneinander sind, spricht man von Chiralität. Ihre linke und rechte Hand veranschaulichen die Chiralität. Ihre Hände mögen identisch erscheinen, aber in Wirklichkeit sind sie nur Spiegelbilder voneinander, daher der Begriff Händigkeit. Aus diesem Grund kann die Chiralität als rechtshändiges oder als linkshändiges Molekül vorliegen, und jedes einzelne Molekül wird als optisches Isomer bezeichnet.

Was ist das Problem der Chiralität? In unserem Körper besitzen Proteine ​​und DNA eine einzigartige dreidimensionale Form, und aufgrund dieser 3D-Form funktionieren die biochemischen Prozesse in unserem Körper so, wie sie es tun. Es ist die Chiralität, die Proteinen und DNA die einzigartige Form verleiht, und ohne Chiralität würden die biochemischen Prozesse in unserem Körper ihre Aufgabe nicht erfüllen. In unserem Körper findet sich jede einzelne Aminosäure jedes Proteins mit der gleichen linkshändigen Chiralität. Obwohl Miller und Urey in ihren Experimenten Aminosäuren bildeten, fehlte allen gebildeten Aminosäuren die Chiralität. Es ist eine allgemein anerkannte Tatsache der Chemie, dass Chiralität in chemischen Molekülen nicht durch einen zufälligen Prozess erzeugt werden kann. Wenn eine zufällige chemische Reaktion verwendet wird, um Moleküle mit Chiralität herzustellen, besteht die gleiche Gelegenheit, sowohl das linkshändige Isomer als auch das rechtshändige Isomer herzustellen. Es ist eine wissenschaftlich belegbare Tatsache, dass ein zufälliger Zufallsprozess, der ein chirales Produkt bildet, nur ein 50/50-Gemisch der beiden optischen Isomere sein kann. Es gibt keine Ausnahmen. Chiralität ist eine Eigenschaft, die nur wenige Wissenschaftler überhaupt als Problem erkennen würden. Die Tatsache, dass in diesen Aminosäuren Chiralität fehlt, ist nicht nur ein zu diskutierendes Problem, sondern weist auf ein katastrophales Versagen hin, dass "Leben" nicht durch natürliche Prozesse aus Chemikalien entstehen kann.

Schauen wir uns die Chiralität in Proteinen und DNA an. Proteine ​​sind Polymere von Aminosäuren und jede der Aminosäurekomponenten existiert als das "L" oder linkshändige optische Isomer. Obwohl die "R" oder rechtshändigen optischen Isomere im Labor synthetisiert werden können, existiert dieses Isomer in natürlichen Proteinen nicht. Das DNA-Molekül besteht aus Milliarden komplizierter chemischer Moleküle, die Nukleotide genannt werden, und diese Nukleotidmoleküle existieren als "R" oder rechtshändiges optisches Isomer. Das "L"-Isomer von Nukleotiden kann im Labor hergestellt werden, aber es existiert nicht in natürlicher DNA. Es gibt keine Möglichkeit, dass ein zufälliger Zufallsprozess diese Proteine ​​​​und DNA mit ihrer einzigartigen Chiralität gebildet haben könnte.

Wenn Proteine ​​und DNA zufällig gebildet würden, wäre jede einzelne der Komponenten ein 50/50-Gemisch der beiden optischen Isomere. Dies ist nicht das, was wir in natürlichen Proteinen oder in natürlicher DNA sehen. Wie kann ein zufälliger natürlicher Prozess Proteine ​​mit Tausenden von "L"-Molekülen erzeugen und dann auch DNA mit Milliarden von "R"-Molekülen? Klingt das nach Zufall oder Design? Selbst wenn es einen magischen Prozess zur Einführung von Chiralität gäbe, würde er nur ein Isomer erzeugen. Wenn ein solches Verfahren existierte, wissen wir nichts darüber oder wie es funktionieren würde. Wenn es existierte, wie wurden dann Verbindungen mit der anderen Chiralität gebildet? Selbst wenn es zwei magische Prozesse gäbe, einen für jedes Isomer, was bestimmte dann, welcher Prozess verwendet wurde und wann er verwendet wurde, wenn dies ein zufälliger, zufälliger natürlicher Prozess war? Die Idee von zwei Prozessen erfordert einen Kontrollmechanismus, und diese Art der Kontrolle ist in einem zufälligen natürlichen Prozess nicht möglich.

Das Problem mit der Chiralität geht jedoch noch tiefer. Wenn Nukleotidmoleküle zusammenkommen, um die DNA-Struktur zu bilden, entwickeln sie eine Verdrehung, die die Doppelhelix-Struktur der DNA bildet. DNA entwickelt eine Verdrehung in der Kette, weil jede Komponente Chiralität oder Händigkeit enthält. Es ist diese Händigkeit, die der DNA die spiralförmige helikale Struktur verleiht. Wenn ein Molekül in der DNA-Struktur die falsche Chiralität hätte, würde die DNA nicht in der Doppelhelix-Form existieren und die DNA würde nicht richtig funktionieren. Der gesamte Replikationsprozess würde entgleist wie ein Zug auf schlechten Bahngleisen. Damit die DNA-Evolution funktioniert, müssten Milliarden von Molekülen in unserem Körper gleichzeitig und fehlerfrei mit der "R"-Konfiguration erzeugt werden. Wenn es unmöglich ist für einer Nukleotid mit Chiralität gebildet werden, wie viel unwahrscheinlicher wäre es, dass Milliarden von Nukleotiden genau gleichzeitig zusammenkommen und alle mit der gleichen Chiralität gebildet werden? Wenn die Evolution keinen Mechanismus liefern kann, der ein Produkt mit Chiralität bildet, wie kann sie dann die Bildung zweier Produkte mit entgegengesetzter Chiralität erklären?

Chiralität ist nicht nur ein großes Problem für die Evolution, sondern ein Dilemma. Der Evolution zufolge müssen natürliche Prozesse über lange Zeiträume alles erklären. Der Prozess, der die Chiralität ausbildet, lässt sich jedoch naturwissenschaftlich nicht in beliebiger Zeit erklären. Das ist das Dilemma, entweder können natürliche Prozesse nicht alles erklären oder Chiralität existiert nicht.

Wenn Sie Zweifel haben, was richtig ist, sind Sie ein lebendiges Beispiel für die Realität der Chiralität. Ohne Chiralität könnten Proteine ​​und Enzyme ihre Aufgabe nicht erfüllen. DNA könnte überhaupt nicht funktionieren. Ohne richtig funktionierende Proteine ​​und DNA gäbe es kein Leben auf dieser Erde. Die Realität der Chiralität hat mich mehr als jeder andere Beweis von der Realität eines allmächtigen Schöpfers überzeugt. Ich hoffe, es wird dasselbe für Sie tun.

Ich finde es interessant, dass, wenn Kreationisten anfangen, über Gottes übernatürliche Schöpfung zu sprechen, Evolutionisten normalerweise kontern, indem sie sagen, dass alles durch die Naturwissenschaft erklärt werden muss und göttliches Eingreifen keine Wissenschaft ist. Ich finde diese Bemerkung äußerst amüsant. Wenn wir ihnen zeigen, dass die Gesetze der Naturwissenschaft die Existenz von Chiralität nicht erklären können, sagen Evolutionisten, dass der Prozess vor langer Zeit auf eine unbekannte Weise passiert ist, die sie nicht erklären können. Wer verlässt sich nun auf eine übernatürliche Erklärung? Obwohl sie es niemals als göttliches Eingreifen bezeichnen würden, verlassen sie sich mit Sicherheit auf den Glauben und nicht auf wissenschaftliche Fakten. Evolution hofft nur, dass du keine Chemie kennst.

Es gibt ein weiteres Problem mit der DNA und wie sie im menschlichen Körper funktioniert. Als Teil des normalen DNA-Replikationsprozesses wandert ein Enzym den DNA-Strang hinunter, so dass ein Kopienstrang der DNA hergestellt werden kann. Da das Enzym die Sequenz der Moleküle entlang des Strangs liest und ein falsches Nukleotid im Strang entdeckt wird, gibt es einen Mechanismus, der andere Enzyme verwendet, um das schlechte Nukleotid herauszuschneiden und das richtige einzufügen, wodurch die DNA repariert wird.

Schauen wir uns die DNA und diesen Reparaturmechanismus an, wenn sie tatsächlich aus zufälligen, zufälligen natürlichen Prozessen gebildet wurden. Wenn sich der Reparaturmechanismus zuerst entwickelt hat, was nützt dann ein Reparaturmechanismus, wenn sich die DNA noch nicht entwickelt hat? Wenn sich die DNA zuerst entwickeln würde, woher würde die DNA dann überhaupt wissen, dass sie mit einem Reparaturmechanismus besser dran wäre? Können Moleküle denken? DNA ist kein stabiles chemisches Molekül und würde ohne einen Reparaturmechanismus leicht durch chemische Oxidation und andere Prozesse zerfallen. Es gibt keinen Mechanismus, der erklärt, wie die DNA Millionen von Jahren existieren konnte, während sich der Reparaturmechanismus entwickelte. Die DNA würde sich einfach wieder in Teichabschaum zersetzen, bevor die angeblichen Milliarden zufälliger Mutationen jemals den Reparaturmechanismus bilden könnten.

Sobald wir erkennen, dass Design kein Zufall ist, erkennen wir, dass das gesamte Universum nicht das Produkt eines zufälligen, zufälligen Prozesses ist, sondern das Ergebnis eines allmächtigen Schöpfers, der alles nur durch Sein Wort erschaffen hat. Ich hoffe, Sie beginnen das Problem zu erkennen. Die Evolution kann Ihnen eine Theorie liefern, die oberflächlich betrachtet möglich erscheint, aber wenn echte Wissenschaft ins Spiel kommt und Wissenschaftler anfangen, Fragen zu stellen, werden die Probleme und die falsche Logik der Theorie offensichtlich. Aus diesem Grund hofft die Evolution nur, dass Sie die Chemie nicht kennen.

* Dr. Charles McCombs ist ein Ph.D. Organischer Chemiker, der in den Methoden der wissenschaftlichen Untersuchung ausgebildet ist, und ein Wissenschaftler mit 20 chemischen Patenten.

Zitieren Sie diesen Artikel: McCombs, C. 2004. Evolution hofft, dass Sie die Chemie nicht kennen: Das Problem mit der Chiralität. Acts & Fakten. 33 (5).


Wie korreliert die Chiralität verschiedener Moleküle? - Biologie

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Chirale und achirale Moleküle

Denn Organismen können auf Stereoisomere unterschiedlich reagieren.

Immer wenn ein Molekül asymmetrische Atome enthält, besteht die Möglichkeit von Stereoisomeren. Die einfachste Form sind Spiegelbilder voneinander, wie ein Paar Handschuhe.

Die meisten Organismen sind darauf „verschlüsselt“, nur eine dieser Formen zu verarbeiten, und das ist die Form, die normalerweise als einzige in der Natur vorkommt, weil sie auch von (anderen) Organismen produziert wird.

Die chemische Synthese von Verbindungen erzeugt sehr oft eine Mischung aus beiden Formen, die als racemische Mischung bezeichnet wird, wobei nur eine Form wirksam ist und die andere Form nicht verwendet wird oder sogar Schaden anrichten kann.

Ein Beispiel für ein chirales Molekül ist Glukose, die natürlich nur in der sogenannten rechtshändigen Variante vorkommt, genannt D-Glucose oder Dextrose (Dexter = lateinisch für rechts). Es ist möglich, L-Glucose (das Spiegelbild) durch chemische Synthese herzustellen.
Der menschliche Körper kann L-Glucose nicht verwenden. Es schmeckt genauso süß, aber es können keine Kalorien daraus gewonnen werden. Es wird von den Nieren ausgeschieden, wo es langfristig Schaden anrichten kann oder ein Teil davon im Darm eine Gärung (Blähungen) verursachen kann.

Ein berüchtigteres Beispiel ist Thalidomid (auch bekannt als Softenon und andere Namen), das in den 50er und frühen 60er Jahren für schwangere Frauen zur Behandlung von morgendlicher Übelkeit (u. a.) verschrieben wurde. Das getestete Labormaterial enthielt nur ein Stereoisomer, aber das Industrieprodukt enthielt auch das andere, was bei Neugeborenen zu großen Missbildungen führte.

Ein Molekül wird als chiral bezeichnet, wenn es ein anderes Molekül mit identischer Zusammensetzung gibt, das jedoch in einem nicht überlagerbaren Spiegelbild angeordnet ist. Auch das Vorhandensein eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms ist oft das Merkmal, das die Chiralität in Molekülen verursacht.

Zwei Spiegelbilder eines chiralen Moleküls werden Enantiomere oder optische Isomere genannt. Enantiomerenpaare werden oft als "rechts-" und "linkshändig" bezeichnet.

Die molekulare Chiralität ist wegen ihrer Anwendung auf die Stereochemie in der anorganischen Chemie, organischen Chemie, physikalischen Chemie, Biochemie und supramolekularen Chemie von Interesse.

Suchen Sie nach #sp^3# Kohlenstoffen, die in der Regel die häufigsten Anzeichen für Chiralität oder Achralität sind. Sie können viele #sp^2# Alkenkohlenstoffe ignorieren.

Beachten Sie, dass Sie erst nach der Untersuchung eines potenziellen chiralen Kohlenstoffs die tatsächliche Achralität bestimmen können.

Nachdem Sie bestimmt haben, welche Atome Stereozentren sind, prüfen Sie bei einer geraden Anzahl von Stereozentren, ob das Molekül a . hat oder nicht Symmetrieachse die Mitte der Stereozentren teilen.

Wenn ja, haben Sie vielleicht eine Meso-Isomer, in welchem ​​Fall das Molekül als Ganzes ist NICHT chiral.

Können Sie sehen, dass die Kohlenstoffe 5, 6, 9, 13 und 14 Stereozentren sind? Können Sie erkennen, um welche Konfiguration es sich handelt?

Wenn Sie es herausgefunden haben, sehen Sie sich den obigen Link an und sehen Sie, was sie tatsächlich sind.


Abstrakt

Die durch chirale Dotierstoffe in nematischen Lösungsmitteln induzierte helikale Struktur der chiralen nematischen Phasen liefert ein makroskopisches Bild der molekularen Chiralität des durch die Orientierungsordnung geförderten Dotierstoffes. Chirale Biphenyle sind anspruchsvolle Systeme, da ihre Verdrillungsfähigkeit eine starke Abhängigkeit von der Molekülstruktur zeigt, die nicht den empirischen Korrelationsregeln entspricht. Dies weist auf die Notwendigkeit angemessener Interpretationsinstrumente hin, die in der Lage sind, eine Verbindung zwischen molekularen Eigenschaften und makroskopischer Reaktion herzustellen. In diesem Artikel wird die Verdrillungsfähigkeit chiraler Biphenyle anhand von Beispielen aus der Literatur zusammen mit einigen neuen experimentellen Ergebnissen besprochen. Der mikroskopische Ursprung des beobachteten Verhaltens wird durch Chiralität und Anisotropie von Nahbereichs- und elektrostatischen Induktionswechselwirkungen erklärt. Diese werden durch ein Formmodell bzw. eine Reaktionsfeldmethode beschrieben, die die gemeinsamen Eigenschaften einer realistischen Darstellung der Struktur und Eigenschaften der chiralen Dotierstoffe in Bezug auf molekulare Oberfläche, Atomladungen und verteilte Polarisierbarkeiten aufweisen.


Zusammenfassung

Selbstorganisierende kurze Peptide sind attraktive Minimalsysteme zur Nachahmung der Bestandteile lebender Systeme und Bau(Bio)Materialien. Die Kombination von sowohl d- als auch l-Aminosäuren zu heterochiralen Sequenzen ist eine vielseitige Strategie zum Aufbau dauerhafter supramolekularer Architekturen, insbesondere wenn sich ihre homochiralen Analoga nicht selbst organisieren. Die Gründe für dieses abweichende Verhalten blieben bisher im Dunkeln. Hier erklären wir, wie und warum sich homochirale und heterochirale Peptide unterschiedlich verhalten. Wir identifizieren eine Schlüsselsignatur der Spektroskopie und ihre entsprechende molekulare Konformation, wobei eine amphiphile Struktur auf einzigartige Weise durch die Peptidstereochemie ermöglicht wird. Wichtig ist, dass wir den Selbstorganisationsprozess als Kontinuum von der Konformation einzelner Moleküle über ihre Organisation in Nano- und Mikrostrukturen bis hin zu makroskopischen Hydrogelen entschlüsseln, die in Fibroblastenzellkultur auf Zytotoxizität untersucht werden. Auf diese Weise können (Bio-)Materialeigenschaften auf der Makroskala mit der chemischen Struktur ihrer Bausteine ​​auf der Angström-Skala verknüpft werden.


Warum ist Chiralität in der organischen Chemie wichtig?

Wenn ich einen eineiigen Zwilling hätte, warum kann ich seine linke Hand nicht mit meiner rechten Hand schütteln?

Erläuterung:

Wenn ich einen solchen Zwilling hätte, wäre seine linke Hand fast so verdammt gleich wie meine rechte (interessanterweise WÜRDEN wir unterschiedliche Fingerabdrücke haben, aber das ist nebenbei). Selbst bei dieser strukturellen Ähnlichkeit würden wir es außerordentlich schwierig finden, rechte und linke Hände zu fassen.

Natürlich werden Hände übergeben, sie haben eine chirale Komponente, und soweit ich mich erinnere, haben wir das Wort #"chiral"# aus dem Griechischen #chiepsiloniotarho,-="hand"# . Wie Sie wissen, gibt es in der organischen Chemie so viele Beispiele und Möglichkeiten für Händigkeit, und dies überträgt sich auf die Biochemie, eine Teilmenge der organischen Chemie.

Tatsache ist, dass die meisten Zucker rechtshändig sind (d.h. sie haben eine besondere Chiralität), und die meisten Proteine ​​und Enzyme, die den Zuckerstoffwechsel katalysieren, haben zwangsläufig auch eine besondere und besondere Händigkeit. Und wir könnten sogar enantiomere Glukose herstellen, die von unserer Biochemie nicht metabolisiert würde, weil unsere Enzyme für ein bestimmtes optisches Substrat ausgewählt wurden, also rechtshändige Zucker.

Bei der Arzneimittelsynthese können die Folgen einer schlechten Stereokontrolle manchmal katastrophal sein. Schauen Sie sich die Geschichte von Thalidomid an, bei dem das falsche Stereoisomer zu entsetzlichen Konsequenzen führte. Daher könnten wir argumentieren, dass Stereokontrolle ein entscheidendes Element in der Wirkstoffforschung und -funktion ist. Kenntnisse über Stereochemie und Chiralität sind die ersten Schritte, um eine solche Kontrolle zu erreichen.


Arten von Isomeren

Es gibt zwei Haupttypen von Isomeren, Strukturisomere und Stereoisomere (siehe unten).

Strukturisomere

Strukturisomere unterscheiden sich hinsichtlich der spezifischen Bindung von Atomen und funktionellen Gruppen. Daher können sie je nach den spezifischen Isomeren möglicherweise nicht derselben funktionellen Gruppe zugeordnet werden und haben unterschiedliche IUPAC-Namen. Arten von Strukturisomeren umfassen Kettenisomere (z. B. Kohlenwasserstoffketten mit unterschiedlichen Verzweigungsmustern), Positionsisomere, die sich basierend auf der Positionierung einer funktionellen Gruppe an den kettenfunktionellen Gruppenisomeren unterscheiden, bei denen eine funktionelle Gruppe weiter in verschiedene funktionelle Gruppen unterteilt ist und Skelettisomere, die unterschiedliche Kohlenstoffketten aufweisen. Ein anderer Typ von Strukturisomeren ist ein Tautomer. Tautomere wandeln sich spontan zwischen zwei Strukturisomeren um und zeigen je nach Isoform unterschiedliche Eigenschaften. Gelegentlich kann die Tautomerumwandlung so schnell sein, dass die Isolierung beider nicht möglich ist.

Stereoisomere

Als Stereoisomere werden Isomere bezeichnet, die eine identische Bindungsstruktur aufweisen, sich jedoch hinsichtlich der geometrischen Position der funktionellen Gruppen und Atome unterscheiden. Arten von Stereoisomeren bestehen aus Enantiomeren, Diastereomeren und Konformationsisomeren. Enantiomere sind Spiegelbilder, die chirale Zentren enthalten und nicht überlagert werden können. Diastereomere sind keine Spiegelbilder, die chirale Zentren enthalten können oder nicht. Konformationsisomere weisen unterschiedliche Rotationen um Einfachbindungen auf.


Abstrakt

Das gebogene Molekül mit zentralem Naphthalinkern, 2,7-Naphthalin-bis[4-(4-dodecylphenyliminomethyl)]benzoat, bildet die niedrig doppelbrechende B2 (LB-B2)-Phase mit der Twist-Korn-Grenze (TGB)- wie helikale Struktur und die niedrig doppelbrechende B4 (LB-B4) Phase in der Reihenfolge abnehmender Temperatur. Durch Anlegen des elektrischen Feldes wird die LB-B2-Phase aufgrund des Abwickelns der TGB-ähnlichen Helix in die stark doppelbrechende B2-Phase (HB-B2) geändert. Die HB-B2-Phase wird ohne Doppelbrechungsverlust beim Abkühlen in die HB-B4-Phase umgewandelt. Diese vier Phasen zeigen charakteristische Circulardichroismus-Spektren, die die konsistente Korrelation durch die Transformation zwischen diesen Phasen zeigen. Die Quelle der Chiralität im achiralen System und die Korrelation der Chiralität zwischen diesen Phasen werden diskutiert.