立體化學與手性
手性中心
想像分子中某個位置就像一個微型三維風車的軸心——交換葉片的順序,你就得到一個真正不同的形狀。在大多數日常有機分子裡,這個軸心是一個碳原子,也是「手性」誕生的地方。我們稱它為手性中心。
嚴格地說,手性中心是一個以四面體方式連著四個不同基團的原子,因而交換其中任意兩個就會產生立體異構體,而非同一個分子。對碳而言,這就是熟悉的不對稱碳:四個鍵指向四面體的四個角,四個不同的取代基使兩種可能的鏡像排佈無法重疊。要找它,就盯住一個碳並追蹤連在上面的四個基團;若四者各不相同(哪怕差異遠在兩條鏈下游的幾個原子處),它就是立體中心。帶兩個相同基團、帶雙鍵或只連三個基團的碳則不是。
數手性中心是任何立體化學分析的第一步,因為它告訴你該預期多少個立體異構體(n 個中心最多 2^n 個),以及分子的三維「抉擇」位於何處。生物中大多數手性分子——糖、胺基酸、甾體——都鑲嵌著好幾個立體中心,而給每個中心標定構型(R 或 S)正是化學家精確鎖定手中是哪個異構體的方式。
在 2-丁醇 CH3-CH(OH)-CH2-CH3 中,第二個碳帶著 H、OH、CH3 和 CH2CH3——四個不同的基團,所以它是手性中心。而 2-丙醇 CH3-CH(OH)-CH3 中間的碳連著兩個相同的 CH3,因此沒有手性中心。
四個不同的基團造就立體中心;兩個相同的基團則使其消失。
常見誤解:有立體中心並不自動使分子成為手性。meso 化合物含有立體中心,卻因內部對稱性而整體非手性。「存在立體中心」和「分子是手性的」相關,但並非同一回事。
又稱
另見