立体化学与手性

非对映异构体

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假设一个分子有两个可以独立选择手性的位置,就像一只手套在手腕和手指处都能各自定制尺寸。这些选择的某些组合会互为镜像;另一些则给出明显不同、却根本不是镜像的形状。那些非镜像的立体异构体就是非对映异构体。

严格地说,非对映异构体是不属于对映关系的立体异构体——即连接方式相同、空间排布不同,且彼此不是镜像。在一个有两个立体中心的分子里,(R,R) 与 (S,S) 互为对映体(每个中心都翻转),(R,S) 与 (S,R) 也是;但 (R,R) 与 (R,S) 相比则是一对非对映异构体,因为只有一个中心不同。烯烃的顺反异构体也是非对映异构体,环上取代基的顺反同理。其决定性特征是:它们在部分而非全部立体中心上不同,因而整体上不构成镜像关系。

与对映体不同,非对映异构体具有真正不同的物理性质——熔点、沸点、溶解度不同,甚至化学反应活性也不同——因为它们是形状不同的分子,而非镜像孪生。这极其有用:意味着非对映异构体可以用蒸馏、结晶或色谱等普通方法分离,也正是化学家把对映体暂时变成非对映异构体来拆分(resolve)它们所用的诀窍。

酒石酸(tartaric acid)有两个立体中心。(R,R) 与 (S,S) 互为对映体,但它们各自都是 meso-酒石酸 (R,S) 的非对映异构体。meso 型的熔点(约 140 C)甚至与 (R,R)/(S,S) 对(约 170 C)不同——证明非对映异构体是不同的物质。

在部分而非全部立体中心上不同——因而表现得像真正不同的化合物。

这一划分是穷尽的:任意两个立体异构体要么是对映体(镜像),要么是非对映异构体(其余一切)。没有第三类。所以实用判据就是「这两个是镜像吗?」——若不是,它们就是非对映异构体。

又称
diastereoisomer非对映体