立体化学与手性
对映异构体
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再想想你的左手和右手。它们是完美的镜像,每个可测量的部分都相同——手指数目相同、长度相同、关节相同——可它们并非同一个物体:右手手套永远戴不进左手。两个恰好处于这种关系的分子,就叫对映异构体。
对映异构体是一对立体异构体,彼此是不可重叠的镜像。在每一个手性中心上,一个对映体都与另一个构型相反(每一处的 R 变成 S,反之亦然)。由于互为镜像,对映体几乎共享所有普通物理性质:熔点、沸点、密度以及在普通溶剂中的溶解度都相同。它们只在两种情形下不同——而这两种都需要一个手性「对手」:它们使平面偏振光旋转角度相等、方向相反;它们与其他手性分子(如酶)反应的速率不同。
这唯一的差别在生物学中却是天壤之别。由于受体、酶和结合位点都是手性的,它们分辨一个分子的两个对映体,就像手分辨两只手套。一种风味分子的某个对映体可能尝起来甜,而它的镜像却苦;一种药物的某个对映体可能是良药,而它的镜像无效甚至有毒。因此,设计或分离出正确的对映体是制药化学的核心目标。
(R)- 和 (S)- 柠檬烯(limonene)是对映异构体:R 型闻起来像橙子,S 型像柠檬。它们沸点相同、密度相同,但你的鼻子——布满手性受体——立刻就能分辨。
镜像分子,物理常数完全相同,生物命运却不同。
对映关系严格成对:一个分子只有一个对映体(它的镜像)。任何不是这个镜像的立体异构体都是非对映异构体,而非对映异构体——当分子有多个立体中心时,学生常把这一区别弄混。
又称
另见