{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Chirality with hands.svg|섬네일|카이랄인 일반적인 아미노산의 두 가지 거울상 이성질체]]
'''라세미화'''({{llang|en|racemization}})는 [[화학]]에서 [[열]]이나 [[화학 반응]]에 의해 [[광학 활성]] 화합물이 [[라세미 혼합물|라세미]] 형태(광학 비활성 형태)로 전환되는 것이다. 라세미화는 1:1의 [[거울상 이성질체]]의 몰비를 생성하고 이를 [[라세미 혼합물]](즉, 동일한 양의 (+) 및 (−) 형태를 포함)이라고 한다. 플러스 형태는 우선성(右旋性, {{llang|en|dextrorotation}}), 마이너스 형태는 좌선성(左旋性, {{llang|en|levorotation}})이라고 한다.<ref name = "Kennepohl_2019">{{웹 인용| vauthors = Kennepohl D, Farmer S |date=2019-02-13 |title=6.7: Optical Activity and Racemic Mixtures |url=https://chem.libretexts.org/Courses/Sacramento_City_College/SCC%3A_Chem_420_-_Organic_Chemistry_I/Text/06%3A_Stereochemistry_at_Tetrahedral_Centers/6.07%3A_Optical_Activity_and_Racemic_Mixtures |access-date=2022-11-16 | work = Chemistry LibreTexts |language=en}}</ref> D 및 L 거울상 이성질체는 동일한 양으로 존재하며, 생성된 샘플은 [[라세미 혼합물]]({{llang|en|racemic mixture}}) 또는 [[라세미체]]({{llang|en|racemate}})로 기술된다. 라세미화는 다양한 메커니즘을 통해 진행될 수 있으며, 다른 거울상 이성질체는 다른 약학적 효과를 가질 수 있으므로 약리학에서 특히 중요하다.

== 입체화학 ==
[[카이랄성 (화학)|카이랄]] 분자는 다음과 같이 광학 특성이 다른 두 가지 형태(각 비대칭 지점에서)를 가지고 있다. 좌선성 형태((−) 형태)는 광선의 [[편광]]면에서 시계 반대 방향으로 회전하는 반면, 우선성 형태((+) 형태)는 광선의 평광면에서 시계 방향으로 회전한다.<ref name = "Kennepohl_2019" /> 3차원 공간에서 회전할 때 중첩되지 않는 두 가지 형태를 거울상 이성질체라고 한다. 표기법은 [[글리세르알데하이드|D-글리세르알데하이드]] 및 L-글리세르알데하이드에 대한 구조의 유사성을 나타내는 분자의 D 및 L 명명과 혼동되어서는 안된다. 또한 (''R'')- 및 (''S'')-는 빛의 회전보다는 [[칸-인골드-프렐로그 순위 규칙]]에 기반한 분자의 화학 구조를 나타낸다. D 및 L 표기법이 주로 당과 아미노산에 사용되기 때문에 R/S 표기법은 이제 +/−에 사용되는 기본 표기법이다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Brooks WH, Guida WC, Daniel KG | title = The significance of chirality in drug design and development | journal = Current Topics in Medicinal Chemistry | year = 2011 | volume = 11 | issue = 7 | pages = 760–770 | pmid = 21291399 | pmc = 5765859 | doi = 10.2174/156802611795165098 }}</ref>

라세미화는 하나의 순수한 형태의 거울상 이성질체가 동일한 비율의 두 거울상 이성질체로 전환되어 [[라세미체]]를 형성할 때 일어난다. 우선성 및 좌선성 분자의 수가 같을 때 라세미체의 순 [[광학 활성]]은 0이다. [[거울상 이성질체]]는 또한 [[입체중심]] 주위에 상이한 분자 구조를 갖고 거울상이 아닌 [[입체 이성질체]]의 일종인 [[부분입체 이성질체]]와 구분되어야 한다.

용액에서 입체화학의 부분적 내지 완전한 라세미화는 [[SN1 반응|S<sub>N</sub>1 메커니즘]]의 결과이다. 그러나 [[치환 반응]]에서 입체화학 [[입체배치]]의 완전한 역전이 발생하면 [[SN2 반응|S<sub>N</sub>2 반응]]이 원인이 된다.<ref>{{서적 인용| vauthors = Brown WH, Iverson BL, Anslyn E, Foote CS |title=Organic chemistry |date=2017 |publisher=Cengage Learning |location=Boston, Mass. |isbn=978-1-337-51640-2 |edition=Eighth}}</ref>

== 물리적 특성 ==
고체 상태에서 라세미 혼합물은 다른 분자들 간의 상호작용으로 인해 순수한 거울상 이성질체와 다른 [[물리적 특성]]을 가질 수 있다(생물학적 중요성 문단 참조). 순수한 거울상 이성질체에서 라세미체로의 변화는 [[밀도]], [[녹는점]], [[용해도]], [[융해열]], [[굴절률]] 및 다양한 스펙트럼을 변경시킬 수 있다. 라세미체의 [[결정화]]는 별도의 (+) 및 (−) 형태 또는 단일 라세미 혼합물을 생성시킬 수 있다. 그러나 액체 및 기체 상태에서 라세미 혼합물은 순순한 [[거울상 이성질체]]와 동일하거나 거의 동일한 물리적 특성을 가지며 행동한다.<ref name="Mitchell_1988">{{저널 인용| vauthors = Mitchell AG | title = Racemic drugs: racemic mixture, racemic compound, or pseudoracemate? | journal = Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences | volume = 1 | issue = 1 | pages = 8–12 | date = 1998 | pmid = 10942967 | doi = | url = https://sites.ualberta.ca/~csps/JPPS1(1)/A.Mitchell/Mitchell.pdf }}</ref>

== 생물학적 중요성 ==
일반적으로 대부분의 [[생화학]] 반응은 [[입체선택성|입체선택적]]이므로 하나의 [[입체 이성질체]]만 의도한 [[생성물]]을 생성하고 다른 하나는 반응에 참여하지 않거나 부작용을 일으킬 수 있다. 중요한 것은 [[아미노산]]의 L 형태와 [[단당류|당]](주로 [[포도당]])의 D 형태가 일반적으로 생물학적 반응 형태라는 것이다. 이것은 많은 생물학적 분자가 [[카이랄성 (화학)|카이랄성]]이어서 특정 거울상 이성질체 사이의 반응이 순수한 입체 이성질체를 생성한다는 사실 때문이다.<ref name="Voet_2013">{{서적 인용|title=Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level|year=2013|edition=4th|publisher=John Wiley & Sons|location=Hoboken, NJ|isbn=978-0-470-54784-7|vauthors=Voet D, Voet JG, Pratt CW|author-link1=|author-link2=}}</ref> 또한 대부분의 아미노산 [[잔기]]가 L 형태로 존재한다는 사실도 주목할 만하다. [[세균]]의 경우 세균의 [[세포벽]]에서 발견되는 짧은 [[폴리펩타이드]]로 중합되는 [[D-아미노산]] 잔기를 생성한다. 이러한 폴리펩타이드는 [[펩티데이스]]에 의해 덜 소화되며 일반적으로 L-아미노산을 생성하는 mRNA 번역 대신 세균의 [[효소]]에 의해 합성된다.<ref name="Voet_2013"/>

대부분의 생화학 반응의 입체선택적 특성은 화합물의 다른 거울상 이성질체가 사람에게 다른 특성과 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. 많은 [[향정신성 약물]]들은 이성질체 간에 다른 활성 또는 효능을 나타낸다. 예를 들어 [[암페타민]]은 보통 라세미염으로 전환되는 반면 보다 활성이 높은 [[덱스트로암페타민]]은 난치성 사례 또는 더 심각한 적응증에 사용된다. 또 다른 예는 [[메타돈]]인데, 메타돈의 이성질체 중 하나는 오피오이드 작용제로서 활성을 가지며 다른 이성질체는 [[NMDA 수용체 길항제]]로서 활성을 갖는다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Arnold LE, Wender PH, McCloskey K, Snyder SH | title = Levoamphetamine and dextroamphetamine: comparative efficacy in the hyperkinetic syndrome. Assessment by target symptoms | journal = Archives of General Psychiatry | volume = 27 | issue = 6 | pages = 816–822 | date = December 1972 | pmid = 4564954 | doi = 10.1001/archpsyc.1972.01750300078015 }}</ref>

[[의약품]]의 라세미화는 [[생체 내]]에서 일어날 수 있다. [[탈리도마이드]]의 (''R'') 거울상 이성질체는 [[입덧]]에 효과적인 반면, (''S'') 거울상 이성질체는 임신 초기 3개월 내 복용시 선천적 기형을 유발한다. 하나의 거울상 이성질체만 사람에게 투여되는 경우 나중에 혈청에서 두 형태 모두 발견될 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Teo SK, Colburn WA, Tracewell WG, Kook KA, Stirling DI, Jaworsky MS, Scheffler MA, Thomas SD, Laskin OL | display-authors = 6 | title = Clinical pharmacokinetics of thalidomide | journal = Clinical Pharmacokinetics | volume = 43 | issue = 5 | pages = 311–327 | year = 2004 | pmid = 15080764 | doi = 10.2165/00003088-200443050-00004 | s2cid = 37728304 }}</ref> 따라서 이 약물은 가임기 여성이 사용하기에 안전하지 않은 것으로 간주되며 다른 용도로 사용되지만 그 사용은 엄격하게 통제된다.<ref name="nyt-fda">{{뉴스 인용|url = https://www.nytimes.com/1998/07/17/us/thalidomide-approved-to-treat-leprosy-with-other-uses-seen.html|title = Thalidomide Approved to Treat Leprosy, With Other Uses Seen|newspaper = [[The New York Times]]| vauthors  = Stolberg SG |access-date = 8 January 2012|date = 17 July 1998}}</ref><ref>{{웹 인용|url =https://www.who.int/lep/research/thalidomide/en/index.html|archive-url =https://web.archive.org/web/20061110083549/http://www.who.int/lep/research/thalidomide/en/index.html|url-status =dead|archive-date =November 10, 2006|title = Use of thalidomide in leprosy|work = WHO:leprosy elimination|publisher = [[World Health Organization]]|access-date = 22 April 2010}}</ref> 탈리도마이드는 [[다발성 골수종]] 치료에 사용할 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Moehler TM, Hillengass J, Glasmacher A, Goldschmidt H | title = Thalidomide in multiple myeloma | journal = Current Pharmaceutical Biotechnology | volume = 7 | issue = 6 | pages = 431–440 | date = December 2006 | pmid = 17168659 | doi = 10.2174/138920106779116919 }}</ref>

일반적으로 사용되는 또 다른 약물은 [[이부프로펜]]으로 하나의 거울상 이성질체로는 항염증제이고, 다른 하나의 이성질체는 생물학적으로 불활성이다. 마찬가지로 (''S'') 입체 이성질체는 세로토닌 재흡수를 억제하는 항우울제인 [[시탈로프람]](셀렉사)의 (''R'') 거울상 이성질체가 활성인 것보다 훨씬 더 반응성이 크다.<ref name="Lehninger_2013">{{서적 인용|title=Lehninger Principles of Biochemistry|year=2013|edition=6th|publisher=W. H. Freeman|location=New York|isbn=978-1-4292-3414-6|vauthors=Nelson DL, Cox MM}}</ref><ref name="Voet_2013"/><ref>{{저널 인용| vauthors = Jacquot C, David DJ, Gardier AM, Sánchez C | title = [Escitalopram and citalopram: the unexpected role of the R-enantiomer] | journal = L'Encephale | volume = 33 | issue = 2 | pages = 179–187 | year = 2007 | pmid = 17675913 | doi = 10.1016/s0013-7006(07)91548-1 }}</ref> 따라서 약물의 입체배치적 안정성은 제약 연구에서 관심 분야이다.<ref name="Reist_2003">{{서적 인용| vauthors = Reist M, Testa B, Carrupt PA |chapter=Drug Racemization and Its Significance in Pharmaceutical Research | veditors = Eichelbaum MF, Testa B, Somogyi A  |title=Stereochemical Aspects of Drug Action and Disposition|volume =153| series =Handbook of Experimental Pharmacology  |chapter-url=https://books.google.com/books?id=0U_xCAAAQBAJ&pg=PA91 |pages= 91–112 |year =2003|doi= 10.1007/978-3-642-55842-9_4 |isbn =978-3-642-62575-6}}</ref> 제약 산업에서 거울상 이성질체의 생산 및 분석은 카이랄 유기 합성 분야에서 연구된다.

== 라세미 혼합물의 형성 ==
라세미화는 두 가지 순수한 거울상 이성질체를 같은 양으로 간단히 혼합하여 달성할 수 있다. 라세미화는 화학적 상호전환에서도 일어날 수 있다. 예를 들어 (''R'')-3-페닐-2-부탄온이 [[수산화 나트륨]](NaOH) 또는 [[염화 수소]](HCl)를 포함하는 수성 에탄올에 용해되면 라세미체가 형성된다. 라세미화는 입체중심이 평면이 되어 비카이랄이 되는 중간생성물 [[엔올]] 형태를 통해 일어난다.<ref name="Streitwieser_1985">{{서적 인용|url=https://archive.org/details/introductiontoor0003stre|title=Introduction to Organic Chemistry|year=1985|edition=3rd|publisher=Maxwell MacMillan|isbn=978-0-02-946720-6|vauthors=Streitwieser A, Heathcock CH|author-link1=|author-link2=|url-access=registration}}</ref> 도입되는 작용기는 평면의 양쪽에서 접근할 수 있으므로 카이랄 케톤으로 돌아가는 [[양성자화]]가 ''R'' 또는 ''S'' 형태를 생성하여 라세미체를 생성할 동일한 확률을 갖는다.

라세미화는 다음 과정 중 일부를 통해 일어날 수 있다.
* [[SN1 반응|단분자 치환 반응]]과 같은 자유 [[탄소 양이온]] 중간생성물을 통해 진행되는 치환 반응은 라세미화를 초래하는 치환기의 비입체특이적 첨가를 유도한다.
* [[제거 반응|단분자 제거 반응]]도 탄소 양이온을 통해 진행되지만 카이랄 중심을 초래하지는 않는다. 대신 라세미체가 아닌 트랜스/시스(''E''/''Z'') 형태가 생성되는 일련의 [[기하 이성질체]]를 생성한다.
* 단분자 지방족 [[친전자성 치환]] 반응에서 [[탄소 음이온]]이 평면이거나 피라미드 구조를 유지할 수 없는 경우 항상 그런 것은 아니지만 라세미화가 일어나야 한다.<ref name="March_1985">{{서적 인용|title=Advanced Organic Chemistry: reactions, mechanisms, and structure|author-link=|year=1985|edition=3rd|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-0-471-85472-2|vauthors=March J}}
</ref>
* [[유리기 치환 반응|자유 라디칼 치환]] 반응에서 자유 라디칼의 형성이 카이랄 탄소에서 일어나면 거의 항상 라세미화가 관찰된다.<ref name = "March_1985" />

라세미화의 속도(L형에서 L형과 D형의 혼합물로의 전환 속도)는 회전율이 느린 조직의 생물학적 샘플, 법의학 샘플 및 지질 퇴적물의 화석을 연대 측정하는 방법으로 사용되었다. 이 기술은 [[아미노산 연대 측정]]으로 알려져 있다.

== 광학 활성의 발견 ==
1843년에 [[루이 파스퇴르]]는 [[포도주]]에서 발견되는 파라타르타르산 또는 라세미산에서 [[광학 활성]]을 발견했다. 파스퇴르는 편광된 빛을 반대 방향으로 회전시키는 두 가지 거울상 이성질체 결정을 분리할 수 있었다.<ref name="Lehninger_2013"/>

== 같이 보기 ==
* [[광학 활성]]
* [[거울상 이성질체]]
* [[라세미 혼합물]]
* [[라세미화효소]]

== 각주 ==
{{각주|33em}}

{{단백질의 일차 구조}}

{{전거 통제}}

[[분류:화학 반응]]
[[분류:입체화학]]
[[분류:단백질 구조]]
[[분류:번역 후 변형]]