Я постараюсь объяснить, так сказать, «на пальцах», но если кому нужны подробности, то смотрите книги по органической химии и технологиям химического производства.
Основной синтез органических соединений в природе происходит внутри клетки. С технической точки зрения клетка является миниатюрным химическим заводом, который из исходных компонентов производит нужные природе соединения. Причем во многих случаях нужные не только данному конкретному живому организму, но и многим другим организмам, которые стоят за ним в пищевой или утилизирующей отходы цепочках. При этом как исходные соединения, так и конечный продукт являются по своей сути природными веществами. Сам процесс происходит на молекулярном уровне с очень большой точностью. То есть, вероятность того, что будет синтезировано не то вещество, которое требуется, очень мала (для большинства здоровых клеток менее 1 %). Вероятность же того, что в результате ошибки будет синтезировано вредное вещество меньше. Исключение составляют больные клетки, у которых обычно за счёт внедрения вируса как бы нарушается программа синтеза органических соединений и они начинают генерировать неправильные соединения.
Но это природный процесс, а вот искусственные соединения получаются по другому. Мы пока не умеем делать химические реакторы для синтеза органических соединений, которые бы работали также точно и эффективно, как живая клетка. Если посмотреть технологию получения большинства органических соединений, то практически везде одной из главных задач этого производства является отделение нужного синтезированного вещества от раствора, в котором происходила реакция. Причём этот раствор состоит не только из исходных веществ, необходимых для синтеза соединения, но и из неправильно синтезированных соединений.
Тут дело в том, что для органических соединений кроме количества атомов разных элементов очень важно также их взаимное расположение. Тут фокус в том, что основой органических соединений служит углерод, который в большинстве органических соединений четырёхвалентен, то есть, использует 4 свои внешних электронных уровня для присоединения атомов других элементов. При этом принято считать, что в пространстве эти связи располагаются по вершинам тетраэдра (пирамида из 4 правильных треугольников). В зависимости от того, как атомы углерода и других элементов соединились между собой, мы получим разные вещества с разными свойствами, хотя классическая химическая формула у них будет одинаковой. Причём, если для простых органических соединений разные комбинации достаточно устойчивы и их пространственная структура в основном определяется тем, какие связи задействованы, то для сложных органических соединений, таких как аминокислоты, ферменты, белки, и т. п. важным оказывается и то, под каким углом эти длинные органические цепочки закручены. Очень часто длинные органические соединения имеют несколько устойчивых пространственных состояний, которые друг от друга отличаются даже не порядком соединения атомов в молекуле, а формой всей цепочки в пространстве. Причём это влияет на свойства вещества, поскольку в зависимости от конфигурации и «закручености» в ту или другую сторону на внешней стороне, которая вступает во взаимодействие с другими веществами, будут разные комбинации атомов.
Так вот, если клетка во время синтеза как бы строит молекулу «по шаблону», время получая правильный результат, то во время химической реакции в реакторе раствор после реакции кроме синтезируемого вещества будет содержать и «ошибочные» его подобия, у которых количество атомов тоже, но пространственная структура получилась другая. И на конечной стадии синтеза мы получаем проблему отделения нужного вещества от всего остального. Для фильтрации применяются самые разные методы, от обычных физических или физическо-химических фильтров, которые изготовлены таким образом, что пропускают только молекулы нужного вещества, до сепарирования на центрифуге. Но какой бы метод фильтрации мы не использовали, ПРИМЕСИ ОСТАЮТСЯ ВСЕГДА. Причём количество этих примесей, хоть и не большое, но выше, чем у природных продуктов.
