Viedma mognar

Viedma-mognad eller förslitningsförstärkt deracemisering är ett kiralt symmetribrytningsfenomen som observeras i fasta/vätskeblandningar av enantiomorfa ( racemiska konglomerat ) kristaller som utsätts för finfördelning . Det kan klassificeras inom det bredare området av spontana symmetribrytande fenomen som observerats inom kemi och fysik.

Det upptäcktes 2005 av geologen Cristobal Viedma, som använde glaspärlor och en magnetomrörare för att möjliggöra partikelbrytning av en racemisk blandning av enantiomorfa natriumkloratkristaller i kontakt med deras mättade lösning i vatten. En sigmoidal ( autokatalytisk ) ökning av det enantiomera fastfasöverskottet av blandningen erhölls, vilket slutligen ledde till homokiralitet , dvs det fullständiga försvinnandet av en av de kirala arterna. Sedan den ursprungliga upptäckten har Viedma-mognad observerats i en mängd i sig kirala organiska föreningar som uppvisar konglomeratkristallisation och kan omvandlas till vätskan via racemiseringsreaktioner . Det betraktas också som en potentiell ny teknik för att separera enantiomerer av kirala molekyler i läkemedels- och finkemisk industri ( kiral upplösning) .

Mekanism

Det exakta samspelet mellan de mekanismer som leder till avracemisering vid Viedma-mognad är ett ämne för pågående vetenskaplig debatt. Det tros dock för närvarande att för i sig kirala molekyler sker deracemisering via en kombination av olika fenomen:

Kristalltillväxt och upplösning på grund av partikelstorleksberoendet av löslighet (dvs Ostwald-mognad )
Enantiospecifik klusteraggregation till större partiklar av samma kiralitet
Partikelbrott
Racemisering

Två nyckelantaganden som ofta åberopas för att förklara mekanismen är att: a) små fragment som genereras genom brott för varje enantiomerisk kristallpopulation kan bibehålla sin kiralitet, även när de är mindre än den kritiska radien för kärnbildning (och därmed förväntas lösas upp ) och b Små kirala fragment kan genomgå enantiospecifik aggregering till större partiklar med samma kiralitet. Genom att använda dessa två antaganden kan det visas matematiskt att varje stokastisk till och med omätbar asymmetri hos en enantiomer kristallpopulation över den andra kan förstärkas till homokiralitet på ett slumpmässigt sätt.

Konsekvenser för livets ursprung

I princip är molekyler som krävs för att skapa liv, det vill säga aminosyror som kombineras för att bilda proteiner och sockerarter som bildar DNA- molekyler alla kirala och kan således anta två spegelbildsformer (ofta beskrivna som vänster- och högerhänta) , som ur ett kemiskt perspektiv är lika sannolikt att existera. Men alla biologiskt relevanta molekyler som är kända på jorden är av en hand, även om deras spegelbilder också kan bilda liknande molekyler. Orsaken till förekomsten av homokiralitet i levande organismer är för närvarande okänd och är ofta kopplad till livets ursprung . Huruvida homokiralitet uppstod före eller efter livet är för närvarande okänt, men många forskare tror att homokiralitet kan ha varit ett resultat av förstärkning av extremt små kirala asymmetrier.

Sedan Viedma-mognad har observerats i biologiskt relevanta molekyler, såsom kirala aminosyror, har det framställts av vissa som en möjlig bidragande mekanism för kiral amplifiering i en prebiotisk värld.

Se även