分子怎麼還分左右?是的你沒有看錯,分子是有一些分左右的,這不是一個假新聞。
咦,好像跑題了,我們再回到分子手性問題上來。
那相同分子式的分子是怎麼分左右到的?其實很簡單就和左手右手一樣分為左右,但是左右手卻是不重合的,所以這種現象又叫手性。
手性,就是兩個物體看似相同但卻呈鏡面對稱關係,無法通過旋轉移動實現重合。手有左右之分,手性也有「左手性」和「右手性」之別。一般我們認為鏡面對稱且無法重合的兩個物體具有不同的手性。
手性其實在自然界是廣泛存在的,大到宇宙中的星雲小到微觀粒子都是有手性之分的。而我們自然界中更加偏好右手性,比如各種纏繞莖植物,各種蝸牛貝殼,大多數都是右手性。
化學裡的手性就更神奇了,那是怎麼區分出來的呢?一個化合物分子不能與其鏡像分子重合,這類分子就都是是手性分子,簡單來說就是這個分子怎麼旋轉顛來倒去都不能和鏡像分子重合。手性分子與其鏡像分子具有不同的手性,一個是「左撇子」(左旋),一個是「右撇子」(右旋),這兩個為一對相對對映體,二者的等量混合物稱之為外消旋體。
有人疑問了,這個手性分子化學性一樣,不就是一個左旋一個右旋,化學性質應該也沒什麼不同吧。但是恰恰正好相反,分子式相同的差異不大手性分子,在表現上差別大了去了。比如常作為香料的香芹酮,左旋的香芹酮具有清香的薄荷味,右旋香芹酮具有橘皮味,差別它就是這麼大。
再比如上世紀一時轟動的「反應停」事件,當時人們並沒有意識到手性對分子性質的影響,所生產的沙利度胺藥物是手性對映體的混合物,但其實只有R構型的沙利度胺是治病良藥,而其對映體卻有嚴重的胎兒致畸性,因此數以千計畸形胎兒降生,釀成巨大悲劇。圖片我就不放了,太過於驚悚影響大家往下看下去的心情,感興趣的可以自行去搜索「反應停事件」。
還有更神奇的事,地球上幾乎所有生物的遺傳基礎物質蛋白質以及遺傳基礎DNA與RNA物質,無論是DNA還是RNA都是右螺旋的聚合物,而其只能轉錄翻譯出左旋胺基酸(甘氨酸沒有手性)組成的蛋白質。我們也只能消化吸收左旋胺基酸。那問題來了,萬一不小心食用了右旋的胺基酸組成的蛋白質會怎樣?當然這樣的問題不需要擔心,因為正常情況下地球上根本沒有一隻雞能產出含有右旋胺基酸組成蛋白質的蛋!
手性分子的發現,也打開了化學研究的新大門,畢竟把很多已知分子右旋左旋調換一下就可以來看看它有哪些奇妙的屬性了。利用不對稱外消旋單體一步到位合成手性聚合物來進行不對稱拆分聚合。這些手性分子具有了一些不同於普通聚合物的特殊本領,比如說更耐熱、更高的熔點、更耐磨損、更強的材料強度等。還有的手性聚合物擁有一些特有的光學性能、介電性能。擁有這些特殊本領使得手性聚合物在許多特有的領域發揮著不可或缺的作用,像手性識別、手性催化、液晶材料等。
這之中還有很多需要去探索發現,相信手性分子的更多發現一定能帶來更加廣泛的新材料應用,建設一個更新多姿多彩的新世界。
你猜我分不分左撇子右撇子