Electroweak Quantum Chemistry of Alanine: Parity Violation in Gas and Condensed Phases

Berger, Robert; Qüack, Martin

doi:10.1002/1439-7641(20000804)1:1<57::aid-cphc57>3.3.co;2-a

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“…There was a considerable amount of speculation in relation to the early findings of the stabilization of L amino acids and D sugars by parity violation 36–40. These results were, however, refuted by recent theory2, 42, 50, 51, 56 and it was argued that, in any case, the calculation of transition states, precursors, or intermediates in biochemical mechanisms would be more relevant 50, 51, 120. We think that no clear answer to the question of the origin of biochemical homochirality exists at present or is to be expected in the near future 93.…”

Section: Parity Violation and Biomolecular Homochiralitymentioning

confidence: 94%

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How Important is Parity Violation for Molecular and Biomolecular Chirality?

2002

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Parity violation leads to energy differences delta(pv)H(o)(0)=N(A)delta(pv)E of enantiomers in the femtojoule to picojoule per mole range. Recently introduced methods of electroweak quantum chemistry predict such energy differences to be one to two orders of magnitude larger than previously accepted-but still very small. How can such small energies be measured and what are the consequences for our understanding of molecular chirality, biomolecular homochirality, and perhaps fundamental physics? The review gives some tentative answers to these questions. We discuss the current status of theory and some of the current experimental approaches.

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Section: Parity Violation and Biomolecular Homochiralitymentioning

confidence: 94%

“…With apologies to many other authors not cited we may cite here refs. 1, 12, 16, 38, 42, 50, 51, 56, 58, 74–90. This subject has been the specific theme of a recent review91 and Highlights 92.…”

Section: Parity Violation and Biomolecular Homochiralitymentioning

confidence: 99%

How Important is Parity Violation for Molecular and Biomolecular Chirality?

2002

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“…Further, contrary to early calculations suggesting that the weak neutral force would favor the terrestrially dominant Lamino acids, Quack has concluded from extensive later work that theoretical calculations provide no direct relation between PVED and the hand of the chiral molecule, as would be expected, for example, from the de lege postulate for an L-amino acid world. 41,42 It is important to note that the Soai reaction is itself a singularity, not only in its (to date) unique capacity to amplify ee but also in its stunning autocatalytic efficiency and persistence; the irreversible nature of this reaction allows it to exhibit true exponential kinetics rather than the parabolic kinetic profile characteristic of the product inhibition that ultimately suppresses template-directed self-replication in non-enzymatic nucleic acid or peptide replicators as reaction turnover increases. [43][44][45] Persistence is key to the sustained propagation and amplification of a small initial imbalance of enantiomers, a problem related to that of proposed pre-genetic metabolic cycles that must remain stable against inexorable decay from inapposite side reactions.…”

Section: Discussionmentioning

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Energy Threshold for Chiral Symmetry Breaking in Molecular Self-Replication

Hawbaker¹,

Blackmond²

2019

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“…2). Gegenüber Fluoroxiran29 und Methanderivaten sowie Methanisotopomeren34 oder den in der Biologie wichtigen Aminosäuren6, 7, 35–40 – alles Moleküle im Grenzfall hoher Barriere – hat Dischwefeldichlorid den Vorteil, dass nun zusätzlich zur Paritätsverletzung auch dessen Stereomutationsdynamik gut verstanden ist. Diese Ergebnisse führen zu einer neuen Vorstellung von molekularer Chiralität, welche sich fundamental von der Hundschen paritätserhaltenden Beschreibung unterscheidet 1, 2…”

Section: Paritätsverletzende Energiedifferenz δEpv=epv(p)−epv(m) Für unclassified

Paritätsverletzung dominiert die Dynamik der Chiralität in Dischwefeldichlorid

et al. 2001

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Vor fast 75 Jahren führte Friedrich Hund den quantenmechanischen Tunneleffekt ein, [1] indem er den Ursprung molekularer Chiralität als De-facto-Symmetriebrechung [2] in Verbindung mit einer sehr kleinen Tunnelaufspaltung DE AE zwischen den Niveaus niedrigster Energie und delokalisierter Wellenfunktionen wohldefinierter Parität ( und À ) begründete. Nach Entdeckung der De-lege-Paritätsverletzung 1956 [3,4] erwarten wir heute eine kleine paritätsverletzende Energiedifferenz DE pv zwischen den beiden Enantiomeren eines chiralen Moleküls, die nach Berechnungen im Rahmen der elektroschwachen Quantenchemie, [5±7, 10] welche die paritätsverletzende Natur der schwachen Wechselwirkung berücksichtigt, für Moleküle aus leichteren Elementen etwa 10 À13AE3 J mol À1 beträgt. [5±12] Die Entdeckung, [6,7,10] dass jDE pv j um etwa eine Gröûenordnung gröûer ist als früher erwartet, hat der Suche nach molekularer Paritätsverletzung neuen Aufschwung verliehen. Unsere frühen Ergebnisse [6,7] wurden inzwischen durch weitere theoretische Berechnungen bestätigt. [10±12] Für typische, stabile chirale Moleküle mit einer hohen Barriere für die Umwandlung zwischen den Enantiomeren sollte jDE pv j in der Regel viel gröûer sein als die kleinen Tunnelaufspaltungen jDE AE j der niedrigsten Schwingungszustände. In diesem Fall haben die molekularen Eigenfunktionen wohldefinierte Händigkeit, und die molekulare Chiralität hat ihren Ursprung in einer De-lege-Symmetriebrechung. Obwohl diese bemerkenswerte Situation qualitativ vorhergesagt wird, [2,5] existiert bisher kein Fall, für den eine quantitative Rechnung gezeigt hätte, dass jDE pv j ) jDE AE j gilt und somit Chiralität durch De-lege-Paritätsverletzung dominiert wird. Hier berichten wir über das erste Beispiel dieser Art: Dischwefeldichlorid (ClSSCl, Abbildung 1).Dischwefeldichlorid hat eine C 2 -symmetrische Gleichgewichtsstruktur mit hohen Barrieren für die Umwandlung zwischen dem P-und dem M-Enantiomer (siehe Abbildung 2) und wurde schon früher sowohl experimentell als auch mit traditionellen (paritätserhaltenden) quantenchemischen Methoden im Zusammenhang mit anderen Verbindungen des Typs X 2 S 2 untersucht. [13±18] Unsere neuen Berechnungen der paritätsverletzenden Potentiale, der entsprechenden paritätsverletzenden Energiedifferenzen und der Torsionstunnelaufspaltung im Schwingungsgrundzustand ZUSCHRIFTEN

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Electroweak Quantum Chemistry of Alanine: Parity Violation in Gas and Condensed Phases

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Energy Threshold for Chiral Symmetry Breaking in Molecular Self-Replication

Paritätsverletzung dominiert die Dynamik der Chiralität in Dischwefeldichlorid

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