立体化学与手性
内消旋化合物
/ MEH-zoh or MEE-zoh /
这里有一个有趣的悖论。一个分子可以带着两个真正的立体中心——两个各连四个不同基团的碳——却整体非手性,完全没有旋光性。这看起来像作弊,但确有其事,这些分子有个名字:内消旋化合物(meso 化合物)。
内消旋化合物是含有手性中心、却因拥有内部对称面而整体非手性的分子。设想同一分子内两个互为镜像的立体中心:上半部分把光朝一个方向扭,下半部分以完全相同的大小朝相反方向扭,两者在分子内部相互抵消。这个分子能与自己的镜像重叠——这正是非手性的定义——所以尽管有立体中心,它的净旋光为零。经典配方是两个构型相反的相同立体中心,例如它们之间有一个对称面的 (R,S) 排布。
内消旋化合物之所以重要,是因为它把立体异构体的数目削减到朴素的 2^n 预测之下,也因为它完美地说明手性是整个分子的性质,而非立体中心的简单计数。它们还在合成与分离中带来有用的微妙之处:meso 型是手性 (R,R) 和 (S,S) 对的非对映异构体,因此具有不同的物理性质,可以用普通方法把它从中分离出来。
酒石酸 HOOC-CHOH-CHOH-COOH 有两个立体中心。(2R,3S) 型是 meso:一个对称面位于两个中心碳之间,所以它非手性、无旋光性,尽管它的立体中心是真实的。而 (R,R) 和 (S,S) 型缺少那个内部镜面,是一对手性的对映体。
两个立体中心、一个内部对称面,手性自我抵消。
内消旋化合物是单一的非手性物质,而非混合物。这使它区别于外消旋混合物——后者同样无旋光性,但却是两种不同的手性分子(一对对映体)以 50:50 混合。内消旋的抵消发生在分子内部;外消旋的抵消则发生在不同分子之间。
又称
另见