“D和L-丙氨酸宇称破缺能差正负”的争论(英文)

在宇宙开始大爆炸的时候,电荷变号与镜象反射共轭（CP）是对称的.但现在我们的宇宙绝大部分是正物质核子和电子等组成的,所以我们的宇宙是不对称的.D和L-丙氨酸通常称为对映体（enantiomer）,实际上它们并不是由正、反粒子组成的真正的对映体,而是空间反演的,即x--x,y--y,z--z的非对映异构体（diastereoisomer）,所以D-和L-丙氨酸是不对称的,两者间有能量的差别.自然界的力只有弱力是宇称不守恒的.在分子物理中,电弱力宇称不守恒是导致D-和L-丙氨酸能差的根源.所有以前的研究都认为L型丙氨酸比D型稳定.但是,最近以Quack[9]和Schwerdtfeger[11]为首的理论物理学家计算了L-丙氨酸在气相和溶液两种状态下,宇称破缺能差与分子构象的关系,提出“D-和L-丙氨酸究竟哪一个稳定”的质疑.由于气相和液相中两面角较难测定,我们用X射线四圆单晶衍射法,测定了270K和250KD和L-丙氨酸的O（1）O（2）C（1）C（2）H（4）的原子坐标,算出了二面角,按照Quack[9]的MC-LR方法,D-和L-丙氨酸宇称破缺能差为1.2 x 10-19Hartree,相当于3.3 x 10-18eV/分子或3.2x10-16kJ·mol-1,从而得出D-丙氨酸能态高于L-丙氨酸的结论.

生物分子手性与宇称破缺能差

生物分子的手性起源来自宇宙中手性力的影响.弱中性流宇称不守恒通过Z0子的交换结合长程库仑力作用于原子和分子产生宇称破缺能差（PVED）.通过多种近代物理、化学方法:差分绝热量热法（DSC）、量子磁强计（SQUID）直流磁化率和交流磁化率测定、X射线四圆晶体衍射、低温固相核磁共振1H谱、低温拉曼光谱、超声法确定D-和L-丙氨酸（缬氨酸）在约270 K存在λ型二级相变,得出在Tc处的PVED为6×10-5eV/分子·K.同时提出了与Salam相变假说不同机理的探讨.

手性氨基酸分子的温度诱导相变——自发对称性破缺与复原(英文)

运用统计理论热力学函数自由能ΔG、焓ΔH、熵ΔS、平衡常数K与粒子平动、振动、转动配分函数关系,并通过变温D-与L-CDBrClF实例计算,证明在宏观温度变量下,可以导致手性分子D圳L平衡中宇称破缺熵差的反号.根据作者科研组14年来,采用变温X衍射、中子衍射、比热、直流和交流磁化率、1H和13C固相核磁共振、拉曼光谱、晶体旋光和双折射、超声测定相变等实验方法,证明Salam假说预言的温度范围(200～250K)存在温度变量诱导的相变,产生自发对称性破缺.在宇称破缺能差(PVED)接近0条件下,宇称破缺熵差导致D和L分子反向的物理行为,产生分叉机制(bifurcationmechanism).D和L分子的能量差别,可能是早期生命起源时,L氨基酸富集的原因.实验还发现,在低温变温下自发对称破缺的复原.由于晶相结构限制分子重排,Salam相变不是D→L的构型相变.

分子手性的温度效应:D-丙氨酸的变温X衍射和中子衍射研究(英文)

利用X衍射(300,270,250 K)和中子衍射(300,260,250,240 K)研究D-丙氨酸单晶在静态的和动力学的变温过程中的结构特征以及考证Salam预言的由D到L构型转变的可能性.实验发现丙氨酸晶体的空间群P212121对称性没有改变.实验结果否定了构型相变的可能,但是发现在～250 K有一个微小的、连续的对称性破缺发生.晶体分子振动产生的环电流模型可以用来解释D-和L-丙氨酸单晶直流磁化率和天然旋光角相反的现象,与之相关的中子衍射数据进一步揭示了变温过程中αC-H(2),N-H(1),N-H(4),N-H(6)键长的不同变化.中子衍射还显示了质子移动所导致的动力学无序,来源于分子内氨基和羧基形成的氢键和分子间αC-H和氨基形成的氢键,从而产生的晶格扭曲和NH3+的扭转.实验结果表明Salam预言相变不是传统意义的结构相变,而是由于温度效应导致了在相变点附近分子的宇称破缺能差(PVED)增大,然后通过氨基酸分子的隧道效应扩大了宇称破缺能差的影响,这一研究为生命现象中快速的均一手性形成提供了非线性机理的合理解释.