【结构手性】
结构手性强调的是对映体的立体几何结构。如果其中一个对映体发生破损或缺失,或者两者数量上不同,或者其中之一本身就不存在。手形手性、螺旋手性和旋转手性都是结构手性。
功能手性则是对两个物体而言的,强调的是功能。即使它们的几何结构或者坐标系是手性对称的,但在功能上不是手性对称的。
功能手性是结构手性的拓展,它不仅包括物体的几何形状,还包括物体的物理性质、化学性质、数学意义、生物活性、生物的行为和习性等功能。
拓展后的手性对称性被定义为:两个物体的几何形状互为镜像,但不能重合,并且它们的功能完全相同,或者说它们的功能在反射对称性操作下是不变的。
如前所述,对称性是与几何图形的不变性相关的,我们现在可以更广义地说对称性是与几何图形以及功能的不变性相关的。简言之,对称性就是不变性。换言之,结构手性或功能手性没有保持不变性,就是手性不对称的,简称为“手性”。
例见:①手形手性对称本身是一种特殊的对称,即“互为镜像,却不重合”,不能重合也即是一种不对称。当其中一个对映体被破损或缺失,那就是不对称的差异扩大,即属实的“手形手性”。如常见物质的剪刀、照相机、计算机键盘等都是手形手性;再如生物大分子中的氨基酸、葡萄糖都是手性对称破缺后保持手性均一化的“手形手性”;
②螺旋手性不可能是左手螺旋和右手螺旋同时对称出现的,通常是单独存在和单独利用,所以也就是不对称的“螺旋手性”。如构成生命遗传物质的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(D NA)都是右旋的;大部分的螺丝钉都是右旋的;藤本植物的攀缘茎多数是沿右手螺旋向上生长的。
③旋转手性对称性中,顺时针方向和反时针方向不可能同时存在,从而破坏了手性对称性,成为“旋转手性”。蜗牛和海螺的结构都是旋转手性的;台风和龙卷风也都是旋转手性气旋;太阳的自转与公转基本上都旋转手性的。
丰都智愚河畔环境技术工作室