Forscher der Universität Halle entdecken spontane Chiralität in Flüssigkeiten

Die erste Spaltung chiraler Moleküle - Moleküle, die mit ihrer spiegelbildlichen Form nicht zur Deckung gebracht werden können - gelang Louis Pasteur im Jahr 1848 durch Kristallisation und manuelles Aussortieren der Kristalle unter dem Mikroskop. Chemiker um Prof. Dr. Carsten Tschierske haben nun erstmals gezeigt, dass eine spontane Trennung von chiralen Molekülen in gewöhnlichen Flüssigkeiten erfolgen kann. Damit liefern sie einen neuen möglichen Ansatz zur Klärung des Ursprungs der einheitlichen Chiralität von Kohlenhydraten und Aminosäuren.

„Kohlenhydrate und Aminosäuren sind die Bausteine des Lebens, die in der Natur in jeweils nur einer spiegelbildlichen Form vorliegen. Diese Einheitlichkeit ist eine unabdingbare Voraussetzung für das Funktionieren biologischer Systeme. Bisher ungeklärt war jedoch, wie sich die Einheitlichkeit herausbilden konnte“, erklärt der Chemiker Tschierske. „Denn unter den ursprünglichen Bedingungen auf der Erde entstanden chirale Moleküle zunächst als Gemische, die die gleiche Anzahl spiegelbildlicher und zugleich bildlicher Moleküle enthielten.“

Erklären kann dieses Phänomen die von den halleschen Wissenschaftlern entdeckte spontane Racematspaltung in Flüssigkeiten, kombiniert mit der Chiralitätsverstärkung. Voraussetzung für die Spaltung chiraler Moleküle in Flüssigkeiten ist, dass sich beide spiegelbildlichen Formen der Moleküle in einem schnellen Prozess ineinander umwandeln können. Mit dem Konzept der dynamischen Racematspaltung führen die Chemiker einen Paradigmenwechsel auf dem Gebiet der Stereochemie ein. Die so einmal erzeugte einheitliche Chiralität von Flüssigkeiten kann zudem - nach deren Fixierung - als Hilfsmittel oder Katalysator für die Synthese von Pharmazeutika und anderen chiralen Wirkstoffen genutzt werden.

Veröffentlichung in "Nature Chemistry"
(zunächst online unter www.nature.com/nchem; Print-Veröffentlichung folgt)
"Chiral self-sorting and amplification in isotropic liquids of achiral molecules"
Autoren: Christian Dressel, Tino Reppe, Marko Prehm, Marcel Brautzsch & Carsten Tschierske

Online: bit.ly/chiralMLU
DOI: 10.1038/nchem.2039

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