¿Por qué el centro quiral no es una condición necesaria para la actividad óptica?

Por lo general, una molécula ópticamente activa tiene un centro quiral. Sin embargo, debe recordar que la condición para que una molécula sea ópticamente activa es que tiene un isómero que es una imagen especular no superponible. Un centro quiral es una manera fácil de lograr esto, pero no es la única.

Un claro ejemplo de moléculas quirales que no tienen centro quiral es BINOL:

Tenga en cuenta que cada sistema de anillo “pivota” sobre el otro, pero con una limitación: cada sistema de anillo es plano (plano) …

pero no puede alinearse en paralelo con el otro, mucho menos pasar al otro. Esto significa que R-BINOL nunca puede convertirse en S-BINOL, ni viceversa. La barrera energética es demasiado alta.

BINOL es un ejemplo de un compuesto ópticamente activo sin centro quiral. BINOL y sus derivados se usan ampliamente como catalizadores quirales en síntesis orgánica asimétrica. He trabajado con eso yo mismo, en realidad.

Lo creas o no, todas las moléculas son ópticamente activas y el grado de actividad óptica depende de la orientación de la molécula con respecto al campo eléctrico. Sin embargo, cuando mide la actividad óptica no mide una sola molécula, generalmente mide la actividad óptica promedio para una solución de muchas moléculas. Dado que las moléculas rotan libremente y se traducen en solución, la actividad óptica promedio suele ser cero, a menos que la molécula sea quiral (puede haber otras consideraciones que la hagan distinta de cero). La quiralidad es una propiedad de moléculas o de sistemas completos, no de átomos, por lo que el número de estrerecentros presentes en una molécula es independiente de la quiralidad de su sistema. La quiralidad es más sobre la simetría, una molécula será quiral si pertenece a un grupo de puntos puramente rotacional. Enseñan estereocentros en química orgánica porque las moléculas orgánicas (en su mayoría) se comportan bien y es más fácil que enseñar teoría de grupos.

No puedo responder a esta pregunta, pero intentaré dar información de fondo.

Hasta donde sé, solo los enantiómeros son ópticamente activos (que tienen centros quirales). Doblan la luz polarizada en un plano en cualquiera de las direcciones – o +, por lo que una solución con concentraciones iguales de ambos enantiómeros no cambia la luz.

La razón por la cual los enantiómeros pueden doblar la luz es debido a una estructura química específica y a una conformidad que no está completamente en el mismo plano que la luz polarizada.

Pensando en ello, ¿por qué no pueden existir moléculas no enantiómeras sino también con este tipo de estructura? Porque si lo hicieran, seguramente podrían ser ópticamente activos.

Buena pregunta, espero que alguien pueda responderla.