«فعالیت نوری» (Optical Activity) توانایی مولکولهای کایرال در چرخاندن نور قطبیده است. در این مطلب میخواهیم در مورد این ویژگی مولکولها صحبت کنیم. همچنین در مورد نحوه اندازهگیری میزان چرخش نوری نیز صحبت خواهیم کرد.
نور قطبیده هنگام عبور از برخی ترکیبات خاص جهتگیری میکند و به سمتی منحرف میشود. به این مفهوم فعالیت نوری و به مولکولهایی با این توانایی «فعال نوری» (Optically Active) گفته میشود.
در منابع نور معمولی، میدان الکتریکی در تمامی جهات نوسان میکند. با عبور نور معمولی از فیلتر پلاریزهکننده، تنها نور نوسانکننده در یک صفحه مشخص گذر میکند. به این نور که تنها در یک جهت نوسان میکند، «نور قطبیده» (Polarized) گفته میشود. این گفته را میتوانید در تصویر زیر مشاهده کنید.
محلولهای فعال نوری در حقیقت «ایزومرهای نوری» (Optical Isomer) یا «انانتیومرهایی» (Anantiomer) هستند که نوع و تعداد اتمها و پیوندهای یکسانی دارند اما مولکول سهبعدی آنها با یکدیگر متفاوت است. همانطور که میدانید انانتیومرها تصاویر آینهای یکدیگر هستند بهصورتی که بر هم منطبق نمیشوند. به این ویژگی «کایرالیته» (Chirality) میگویند.
انانتیومرها معروفترین مولکولها با فعالیت نوری هستند. بارزترین مثال برای درک رابطه بین دو انانتیومر دو دست راست و چپ انسان است. دو دست ما تصاویر آينهای یکدیگر هستند اما با هیچ روشی نمیتوان آنها را بر هم منطبق کرد. همچنین ایزومرهای نوری در خود محور تقارن ندارند.
ایزومرهای نوری اساسا ویژگیهای یکسانی دارند، برای مثال دارای نقطه ذوب و نقطه جوش برابری هستند اما در چند ویژگی نیز با یکدیگر تفاوت دارند.
مکانیسمهای زیستی
فعالیت نوری
مثلا داروهایی وجود دارند که تنها دارای یکی از فرمهای انانتیومری مولکول سازنده خود هستند. دارویی به نام «اتامبوتول» (Ethambutol) وجود دارد که یکی از انانتیومرهای آن در درمان سل مورد استفاده قرار میگیرد.این در حالی است که انانتیومر دیگر باعث نابینایی انسان میشود. فعالیت نوری درواقع برهمکنش این انانتیومرها با نور قطبیده است.
به انانتیومری که نور قطبیده را در جهت مثبت یا ساعتگرد بچرخاند، «راستگرد» (Dextrorotary) میگویند و آن را با + یا $$d$$ نمایش میدهند. به همین صورت به انانتیومری که نور قطبیده را در جهت منفی یا چپگرد بچرخاند، «چپگرد» (Levorotary) گفته میشود و آن را با - یا $$l$$ نشان میدهند.
مخلوط راسمیک
زمانی که در یک ترکیب مقادیر برابر از انانتیومر چپگرد و راستگرد وجود داشته باشد، به آن «مخلوط راسمیک» (Racemic Mixrure) میگویند. از آنجا که دو انانتیومر نور را با مقادیر یکسان و در جهتهای مخالف میچرخانند، مخلوط راسمیک از نظر نوری غیرفعال است و تاثیری روی نور قطبیده ندارد.
گفتیم که دو انانتیومر نور قطبیده را در دو جهت مخالف و با مقدار یکسان میچرخانند و دارای دو نوع راستگرد و چپگرد هستند. باید توجه داشته باشید که راستگرد بودن و چپگرد بودن هیچ ارتباطی با «پیکربندی» (Configuration) یک مولکول که با $$R$$ و $$S$$ نشان داده میشود، ندارند. این پیکربندی نحوه قرار گیری اتم و گروههای حول یک مرکز کایرال را مشخص میکنند. یعنی یک انانیتومر SS$$ میتواند چپگرد یا راستگرد باشد و نمیتوان تنها با استناد به پیکربندی این را مشخص کرد.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد میشوند:
سحر خائفی دانشآموخته کارشناسی ارشد شیمی دارویی از دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی است. به دنیای کتاب و تئاتر علاقه دارد و در حال حاضر در زمینه تولید محتوای شیمی با مجله فرادرس همکاری میکند.
excellent….thank you