Разделение оптически недеятельных веществ на оптические антиподы

На примере виноградной кислоты Пастер дал ряд классических методов, с помощью которых возможно отделить оптические антиподы друг от друга.

Первый метод основан на том, что микроорганизмы обладают способностью при химических процессах, связанных с их жизнедеятельностью, потреблять предпочтительно лишь одну из двух антиподных конфигураций, и притом обыкновенно ту, которая встречается в качестве естественного продукта в растительном или животном мире. Так, при прорастании и размножении чернильной плесени — Penicillium glaucum — на разбавленных растворах виноградной кислоты или ее солей растворы вскоре приобретают левое вращение. Через некоторое время в растворах остается лишь одна левовращающая кислота, которая и может быть получена путем выпаривания раствора и кристаллизации твердого остатка. Лишь после израсходования всей правой кислоты, и притом гораздо медленнее, плесенью потребляется левая кислота.

Второй метод Пастера основан на различной растворимости солей, образованных оптически противоположными кислотами с одним и тем же оптически деятельным основанием.

Так, виноградная кислота могла быть разделена на оптические изомеры в виде солей оптически деятельного алкалоида цинхонина. Цинхониновая соль левой винной кислоты трудно растворима в воде, соль же правой кислоты растворяется значительно легче; поэтому соли этих кислот могут быть разделены кристаллизацией. По этому методу i-молочная кислота в виде солей стрихнина, хинина или морфина была разделена на D- и L-молочные кислоты; кристаллизацией цинхониновых солей была разделена i-яблочная кислота и т. д.

Аналогичным путем, т. е. кристаллизацией солей оптически недеятельных оснований с оптически деятельными кислотами, можно разделить i-основания на D- и L-изомеры.

Стереохимическая теория дает следующее объяснение способа разделения оптических антиподов при помощи оптически деятельных соединений. Ввиду того, что молекулы оптических антиподов вполне подобны друг другу и отличаются лишь как зеркальные изображения, они обладают одинаковыми свойствами, за исключением различного вращения плоскости поляризации и кристаллизации в энантиоморфных формах. Но если в молекулы двух оптических антиподов, относящихся друг к другу, как предмет к зеркальному изображению, ввести новую оптически деятельную группу, т. е. вращающую плоскость поляризации только в левую или только в правую сторону, то из двух антиподов получатся две конфигурации, также не совмещающиеся друг с другом, но уже не относящиеся друг к другу, как предмет к зеркальному изображению. Например, если ввести оптически активную группу

вместо атома а в молекулы, изображенные схемами I и II

то получатся две формы Ia и IIа

не относящиеся друг к другу, как предмет к зеркальному изображению. Следовательно, эти формы должны отличаться не только оптическими свойствами, но и всеми остальными физическими свойствами, в том числе и растворимостью. Если, воспользовавшись этими отличиями, разделить формы Iа и IIа и превратить их затем в первоначальные соединения заменой оптически активной группы на атом а, то получатся раздельно соединения I и II, т. е. отдельные оптические антиподы.