라세미화

3. 물리적 특성

라세미 혼합물은 고체 상태에서 순수한 거울상 이성질체와 다른 밀도, 녹는점, 용해도, 융해열, 굴절률 등을 가질 수 있다.^[19] 라세미체의 결정화는 별도의 (+) 및 (−) 형태 또는 단일 라세미 혼합물을 생성시킬 수 있다. 그러나 액체 및 기체 상태에서 라세미 혼합물은 순수한 거울상 이성질체와 동일하거나 거의 동일한 물리적 특성을 갖는다.^[19]

4. 라세미화의 메커니즘

라세미화는 화학적 상호전환을 통해 일어날 수 있다. 예를 들어 (''R'')-3-페닐-2-부탄온이 수산화 나트륨(NaOH) 또는 염화 수소(HCl)를 포함하는 수성 에탄올에 용해되면 라세미체가 형성된다. 이는 입체중심이 평면이 되어 비카이랄이 되는 중간생성물 엔올 형태를 거치기 때문이다.^[29] 들어오는 작용기는 평면의 양쪽에서 접근할 수 있으므로, 카이랄 케톤으로 돌아가는 양성자화는 ''R'' 또는 ''S'' 형태를 생성하여 라세미체를 생성할 동일한 확률을 갖는다.

라세미화는 다음과 같은 과정을 통해 일어날 수 있다.

• 단분자 제거 반응은 탄소 양이온을 통해 진행되지만 카이랄 중심을 초래하지 않는다. 대신 라세미체가 아닌 트랜스/시스(''E''/''Z'') 형태가 생성되는 일련의 기하 이성질체를 생성한다.
• 자유 라디칼 치환 반응에서 자유 라디칼이 형성될 때 키랄 탄소에서 발생하면 거의 항상 라세미화가 관찰된다.^[16]

4. 1. SN1 반응과 라세미화

4. 2. 카르보양이온 및 카르바니온 중간체

5. 생물학적 중요성

대부분의 생화학 반응은 입체선택적이어서 하나의 입체 이성질체만 반응에 참여하고 다른 하나는 부작용을 일으킬 수 있다. 생물체는 일반적으로 아미노산의 L형, 당(주로 포도당)의 D형을 사용한다. 이는 호모키랄성의 한 예이다.^[20]

세균은 D-아미노산을 생성하여 세포벽을 구성하는데, 이는 펩티데이스에 의한 소화를 억제한다. 세균의 D-아미노산은 mRNA 번역 대신 세균의 효소에 의해 합성된다.^[20]

5. 1. 의약품과 라세미화

5. 2. 라세마아제

6. 광학 활성의 발견

1843년에 루이 파스퇴르는 포도주에서 발견되는 파라타르타르산(라세미산)에서 광학 활성을 발견했다. 파스퇴르는 편광된 빛을 반대 방향으로 회전시키는 두 가지 거울상 이성질체 결정을 분리할 수 있었다.^[26]

7. 아미노산 연대 측정

라세미화 속도는 회전율이 느린 조직의 생물학적 시료, 법의학 시료 및 지질 퇴적물의 화석을 측정하는 데 사용되어 왔으며, 이 기술은 아미노산 연대 측정법으로 알려져 있다.^[1]

일반적으로 아미노산 L체만이 생화학적으로 이용되는 경우가 많지만, D체 아미노산을 적극적으로 이용하는 생물도 있으며, 이성질화 효소의 일종으로 라세마아제를 가지고 있다.

라세미화는 생물이 죽은 후에 서서히 진행되기 때문에, 화석의 연대 측정 등에 사용된다. 생체 시료나 법의학의 연령 추정에도 사용되며, 특히 치아 속의 상아질 중의 D-아스파르트산은 노화와 상관관계가 매우 높아, 법의학의 연령 감정에 이용되고 있다.^[1]

참조

_[1] 웹사이트 6.7: Optical Activity and Racemic Mixtures https://chem.librete[...] 2022-11-16
_[2] 논문 The significance of chirality in drug design and development
_[3] 서적 Organic chemistry Cengage Learning 2017
_[4] 논문 Racemic drugs: racemic mixture, racemic compound, or pseudoracemate? https://sites.ualber[...] 1998
_[5] 서적 Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level John Wiley & Sons
_[6] 논문 Levoamphetamine and dextroamphetamine: comparative efficacy in the hyperkinetic syndrome. Assessment by target symptoms 1972-12
_[7] 논문 Clinical pharmacokinetics of thalidomide
_[8] 뉴스 Thalidomide Approved to Treat Leprosy, With Other Uses Seen https://www.nytimes.[...] 2012-01-08
_[9] 웹사이트 Use of thalidomide in leprosy https://www.who.int/[...] World Health Organization 2010-04-22
_[10] 논문 Thalidomide in multiple myeloma 2006-12
_[11] 서적 Lehninger Principles of Biochemistry W. H. Freeman
_[12] 논문 "[Escitalopram and citalopram: the unexpected role of the R-enantiomer]"
_[13] 서적 Stereochemical Aspects of Drug Action and Disposition
_[14] 서적 Introduction to Organic Chemistry https://archive.org/[...] Maxwell MacMillan
_[15] 서적 Advanced Organic Chemistry: reactions, mechanisms, and structure John Wiley & Sons
_[16] 웹인용 6.7: Optical Activity and Racemic Mixtures https://chem.librete[...] 2022-11-16
_[17] 논문 The significance of chirality in drug design and development
_[18] 서적 Organic chemistry Cengage Learning 2017
_[19] 논문 Racemic drugs: racemic mixture, racemic compound, or pseudoracemate? https://sites.ualber[...] 1998
_[20] 서적 Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level https://archive.org/[...] John Wiley & Sons
_[21] 논문 Levoamphetamine and dextroamphetamine: comparative efficacy in the hyperkinetic syndrome. Assessment by target symptoms 1972-12
_[22] 논문 Clinical pharmacokinetics of thalidomide
_[23] 뉴스 Thalidomide Approved to Treat Leprosy, With Other Uses Seen https://www.nytimes.[...] 2012-01-08
_[24] 웹인용 Use of thalidomide in leprosy https://www.who.int/[...] World Health Organization 2010-04-22
_[25] 논문 Thalidomide in multiple myeloma 2006-12
_[26] 서적 Lehninger Principles of Biochemistry https://archive.org/[...] W. H. Freeman
_[27] 논문 "[Escitalopram and citalopram: the unexpected role of the R-enantiomer]"
_[28] 서적 Stereochemical Aspects of Drug Action and Disposition
_[29] 서적 Introduction to Organic Chemistry https://archive.org/[...] Maxwell MacMillan
_[30] 서적 Advanced Organic Chemistry: reactions, mechanisms, and structure https://archive.org/[...] John Wiley & Sons