立體化學與手性

旋光性

讓一種特殊的光——所有波都在單一平面內振動的光——穿過某些液體的管子,奇怪的事情發生了:振動平面射出時被旋轉了,彷彿分子在光通過時輕輕擰了它一下。能這樣做的物質稱為旋光性物質,這一發現是分子具有三維形狀的早期而美麗的線索。

旋光性是物質使平面偏振光的振動平面發生旋轉的能力。其根源是手性:手性分子與偏振光的兩個圓形分量的相互作用略有不同,又因為它的鏡像是另一個分子,淨效果就是可測量的扭轉。以單一對映體存在的手性物質是旋光的;它的鏡像對映體使光旋轉的角度完全相同、方向相反。非手性分子,以及任何 50:50 的兩種對映體混合物,都完全不產生淨旋轉。

從歷史上看,旋光性是手性最初被探測到的方式——巴斯德(Pasteur)著名地用手把互為鏡像的酒石酸鹽晶體分揀開,並證明它們的溶液使光朝相反方向旋轉。今天,旋光儀仍能快速、無損地讀出一個樣品是純對映體、混合物還是非手性,而旋轉的大小則報告對映純度。它是手性的實驗指紋。

旋光儀中一份純 (R)-(+)-葡萄糖溶液使偏振光順時針旋轉。它的對映體溶液會以完全相同的角度逆時針旋轉;兩者的 50:50 混合物則顯示零旋轉。

單一對映體扭轉光;外消旋混合物相互抵消為零。

一個微妙之處:顯示零旋轉的樣品未必是非手性的。它可能是外消旋混合物(等量對映體相互抵消),偶爾也可能是一種旋光在所選波長下小到測不出的手性化合物。僅憑零旋轉並不能證明分子非手性。

又稱
optical rotation旋光光学活性