光学活性（optical activity）とは、ある物質が平面偏光を回転させる性質を指します。光学活性を持つ物質はキラル（chiral）であり、キラル中心（通常は不斉炭素原子）を含む分子がこの性質を示します。光学活性は有機化学、生化学、医薬品化学などの分野で重要です。
光学活性の基本概念
偏光と平面偏光
偏光
通常の光は、全ての方向に振動する電磁波の集合体です。偏光は、特定の方向にだけ振動する光です。
平面偏光
1つの平面内で振動する光です。平面偏光は偏光子（ポラライザー）を通すことで得られます。
光学活性物質
光学活性を持つ物質は、平面偏光を通過させると、その振動面を回転させます。回転の方向と角度は物質の種類と濃度に依存します。
右旋性（dextrorotatory, +）
平面偏光を右（時計回り）に回転させる物質。
左旋性（levorotatory, -）
平面偏光を左（反時計回り）に回転させる物質。
キラル中心
光学活性物質はキラル中心（通常は不斉炭素原子）を含みます。キラル中心とは、4つの異なる基が結合している炭素原子です。
キラル中心を持つ分子は、鏡像異性体（エナンチオマー）を形成します。これらの鏡像異性体は重ね合わせることができません。
光学活性の測定
光学活性は通常、ポラリメーターという装置を用いて測定されます。ポラリメーターは、物質の溶液に平面偏光を通し、その回転角を測定します。測定には以下のステップがあります：
- 光源: 単色光（通常はナトリウムランプ）が使用されます。
- 偏光子: 光を平面偏光に変換します。
- サンプルチューブ: 光学活性物質の溶液を含むチューブを通して平面偏光を通します。
- 検光子: 通過後の光の偏光面の角度を測定します。
比旋光度
測定された光の回転角度は比旋光度（[α]）で表されます。比旋光度は、溶液の濃度や測定する光の波長、温度に依存します。比旋光度の式は次の通りです：
- : 比旋光度（度・dm⁻¹・g⁻¹・mL）
- : 測定された回転角度（度）
- : サンプルチューブの長さ（dm）
- : 溶液の濃度（g/mL）
光学活性の重要性
医薬品
鏡像異性体が異なる生理活性を持つことが多く、薬効や副作用に大きな影響を与えます。例：サリドマイド（Thalidomide）は、R体が効果を持つ一方、S体は催奇性を持つ。
天然物化学
多くの天然物はキラルであり、特定の光学活性を持つことがその生理機能に重要です。
材料科学
光学活性材料は、液晶ディスプレイや光学デバイスなどの技術に応用されます。
まとめ
光学活性は、物質が平面偏光を回転させる性質であり、キラル中心を持つ分子が示します。光学活性はポラリメーターを用いて測定され、比旋光度として定量化されます。光学活性は医薬品、天然物化学、材料科学などの分野で非常に重要です。理解と制御が、効果的な薬剤の設計や新しい材料の開発に寄与します。
