청소년을 위한 교양 화학: 입체화학

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 21일 출간

작품소개

책소개

분자들이 평면이 아닌 3차원 공간에서 어떻게 배열되는지 다루는 입체화학은 현대 화학의 핵심 분야 중 하나입니다. 이 책은 루이 파스퇴르가 포도주 찌꺼기 결정을 통해 발견한 분자의 손대칭성부터 시작하여, 탄소 원자의 정사면체 구조와 109.5도 결합각, 키랄성의 개념까지 체계적으로 설명합니다. 왼손과 오른손처럼 겹쳐지지 않는 거울상 이성질체들이 어떻게 같은 분자식을 가지면서도 전혀 다른 성질을 나타내는지, 그리고 이러한 입체적 차이가 분자의 물리적 화학적 성질에 어떤 근본적 영향을 미치는지 탐구합니다.

일상생활 속에서 마주치는 수많은 입체화학 현상들이 이 책의 주요 내용을 구성합니다. 리모넨 분자의 거울상 이성질체가 오렌지 향과 레몬 향의 차이를 만들어내는 원리, 설탕 용액이 편광된 빛을 회전시키는 광학 활성 현상, 그리고 우리가 느끼는 냄새와 맛에서 키랄 분자들이 후각 수용체와 미각 수용체에 어떻게 선택적으로 결합하는지 설명합니다. 또한 플라스틱의 성질을 결정하는 고분자 사슬의 입체규칙성과 치글러-나타 촉매의 입체제어 능력, 그리고 향수 산업에서 활용되는 키랄 화합물들의 특별한 성질들을 다룹니다.

의약품 개발에서 입체화학이 갖는 중요성을 깊이 있게 다룹니다. 탈리도마이드 사건을 통해 거울상 이성질체가 인체에 미치는 극명한 차이를 보여주며, 이부프로펜의 S형과 R형이 나타내는 서로 다른 약효를 설명합니다. 생체분자들이 보여주는 키랄성의 보편성, 즉 아미노산의 L형과 당의 D형 선호 현상, DNA 이중나선의 오른나선 구조, 그리고 효소-기질 상호작용에서 나타나는 정교한 키랄 인식 메커니즘을 탐구합니다. 효소의 활성 부위가 만드는 키랄 환경과 이를 통한 높은 입체선택성, 그리고 이를 산업적으로 활용하는 생체 촉매 반응의 원리를 설명합니다.

현대 입체화학 연구의 최첨단 기술들과 미래 전망을 제시합니다. X선 결정학을 통한 절대 배치 결정법, NMR 분광법과 원형 이색성 분광법을 이용한 키랄 분석 기술, 그리고 키랄 크로마토그래피를 통한 거울상 이성질체 분리 방법들을 다룹니다. 나노 기술에서 키랄성이 갖는 새로운 역할과 키랄 메타 물질의 광학 소자 응용, 분자 기계에서 이루어지는 입체화학적 제어, 그리고 키랄 양자점을 활용한 미래 전자소자 개발 가능성을 전망합니다. 우주 화학에서 키랄성 기원을 탐구하는 연구와 지속 가능한 키랄 화학 기술 개발의 필요성도 함께 제시합니다.

목차

1. 입체화학의 신비로운 세계
2. 분자의 3차원 건축학
3. 키랄성의 발견
4. 거울상 이성질체의 비밀
5. 부분입체 이성질체 탐구
6. 광학 활성의 신비
7. 절대 배치와 RS 명명법
8. 메조 화합물의 특별함
9. 키랄 중심 찾기 대작전
10. 분자의 대칭성 이해하기
11. 기하 이성질체의 세계
12. 시스-트랜스 이성질체
13. 입체 장애의 힘
14. 입체선택적 반응의 마술
15. 입체특이적 반응 탐험
16. 키랄 보조기의 역할
17. 부분입체면 선택성
18. 키랄 화합물 분리 기술
19. 라셈화 현상의 이해
20. 원형 이색성의 신호
21. 생체분자의 키랄 세계
22. 약물의 입체화학 혁명
23. 효소와 입체화학의 만남
24. 냄새와 맛의 입체화학
25. 고분자의 입체화학
26. 입체화학 분석의 최첨단
27. 입체화학의 미래 전망

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.