立體化學與手性

對映異構體

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再想想你的左手和右手。它們是完美的鏡像,每個可測量的部分都相同——手指數目相同、長度相同、關節相同——可它們並非同一個物體:右手手套永遠戴不進左手。兩個恰好處於這種關係的分子,就叫對映異構體。

對映異構體是一對立體異構體,彼此是不可重疊的鏡像。在每一個手性中心上,一個對映體都與另一個構型相反(每一處的 R 變成 S,反之亦然)。由於互為鏡像,對映體幾乎共享所有普通物理性質:熔點、沸點、密度以及在普通溶劑中的溶解度都相同。它們只在兩種情形下不同——而這兩種都需要一個手性「對手」:它們使平面偏振光旋轉角度相等、方向相反;它們與其他手性分子(如酶)反應的速率不同。

這唯一的差別在生物學中卻是天壤之別。由於受體、酶和結合位點都是手性的,它們分辨一個分子的兩個對映體,就像手分辨兩隻手套。一種風味分子的某個對映體可能嘗起來甜,而它的鏡像卻苦;一種藥物的某個對映體可能是良藥,而它的鏡像無效甚至有毒。因此,設計或分離出正確的對映體是製藥化學的核心目標。

(R)- 和 (S)- 檸檬烯(limonene)是對映異構體:R 型聞起來像橙子,S 型像檸檬。它們沸點相同、密度相同,但你的鼻子——佈滿手性受體——立刻就能分辨。

鏡像分子,物理常數完全相同,生物命運卻不同。

對映關係嚴格成對:一個分子只有一個對映體(它的鏡像)。任何不是這個鏡像的立體異構體都是非對映異構體,而非對映異構體——當分子有多個立體中心時,學生常把這一區別弄混。

又稱
optical isomer对映体镜像异构体