立體化學與手性

非對映異構體

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假設一個分子有兩個可以獨立選擇手性的位置,就像一隻手套在手腕和手指處都能各自定制尺寸。這些選擇的某些組合會互為鏡像;另一些則給出明顯不同、卻根本不是鏡像的形狀。那些非鏡像的立體異構體就是非對映異構體。

嚴格地說,非對映異構體是不屬於對映關係的立體異構體——即連接方式相同、空間排佈不同,且彼此不是鏡像。在一個有兩個立體中心的分子裡,(R,R) 與 (S,S) 互為對映體(每個中心都翻轉),(R,S) 與 (S,R) 也是;但 (R,R) 與 (R,S) 相比則是一對非對映異構體,因為只有一個中心不同。烯烴的順反異構體也是非對映異構體,環上取代基的順反同理。其決定性特徵是:它們在部分而非全部立體中心上不同,因而整體上不構成鏡像關係。

與對映體不同,非對映異構體具有真正不同的物理性質——熔點、沸點、溶解度不同,甚至化學反應活性也不同——因為它們是形狀不同的分子,而非鏡像孿生。這極其有用:意味著非對映異構體可以用蒸餾、結晶或色譜等普通方法分離,也正是化學家把對映體暫時變成非對映異構體來拆分(resolve)它們所用的訣竅。

酒石酸(tartaric acid)有兩個立體中心。(R,R) 與 (S,S) 互為對映體,但它們各自都是 meso-酒石酸 (R,S) 的非對映異構體。meso 型的熔點(約 140 C)甚至與 (R,R)/(S,S) 對(約 170 C)不同——證明非對映異構體是不同的物質。

在部分而非全部立體中心上不同——因而表現得像真正不同的化合物。

這一劃分是窮盡的:任意兩個立體異構體要麼是對映體(鏡像),要麼是非對映異構體(其餘一切)。沒有第三類。所以實用判據就是「這兩個是鏡像嗎?」——若不是,它們就是非對映異構體。

又稱
diastereoisomer非对映体