Struktur und Dynamik chiraler Moleküle

Könnte es chirales Methan geben? Was ist das charakteristische Strukturmerkmal (im physikalisch‐chemischen Sinn) eines chiralen Moleküls? Diese Frage geht auf Louis Pasteur , den Entdecker der molekularen Chiralität, zurück und gilt bei Chemikern in der Regel seit den Arbeiten von van't Hoff und Le Bel als gelöst. In diesem Beitrag wird gezeigt, daß es in Wahrheit grundlegend verschiedene Theorien über den physikalischen Ursprung der molekularen Chiralität gibt. Diese Theorien zur Struktur und Dynamik chiraler Moleküle führen zu unterschiedlichen Vorhersagen über den Ausgang gewisser Experimente. Bisher wurden jedoch noch keine schlüssigen Experimente durchgeführt. Wir stellen hier mehrere mögliche Experimente vor, die zu einer Entscheidung zwischen den unterschiedlichen Hypothesen führen würden. Die paritätsverletzende schwache Wechselwirkung ergibt einen sehr kleinen Energieunterschied Δ E PV in Enantiomeren, dessen experimentell bisher noch unbekannter Wert von großer Bedeutung sowohl für die Struktur und die Spektren als auch für die Racemisierungskinetik chiraler Moleküle ist. Das wird anhand der Berechnung der chemischen Relaxationszeiten für die Racemisierung mit einem neuen, statistisch mechanischen Modell gezeigt, das Δ E PV explizit berücksichtigt und sich von den üblichen Theorien der unimolekularen Racemisierung wesentlich unterscheidet.