【化学中的手性分子  3.】

（3.  手性分子中手性对映体的计数和标记）

      从理论上讲，手性分子中有一个不对称碳原子就会有两个对映异构体，两两对映，呈镜像对称不重叠的关系。那么如有两个不对称碳原子（也称手性碳原子），就会有四个对映异构体。以此类推，如分子中有n个不对称碳原子，就可能有2ⁿ个手性对映异构体，成对计数的话就有2^n-1对对映异构体。成对即左右旋相对衬，结构上呈镜像关系。注意说有2^n-1对对映体，成对衬的即互为对映体，不成对衬的则是非对映体。还要注意一点，就是有多个手性碳原子的手性分子中如有相同的手性碳原子（即连接的原子或原子团相同），那么分子内就会存在对称面，也就相当于有两个异构体是一样的合二为一了，其旋光性在内部就会左右旋抵消，这叫做内消旋的手性分子。那么这种情况下，手性对映异构体的数目就会少于理论上2ⁿ个。这早在1848年巴斯德研究葡萄酒中的酒石酸时，就发现了酒酸中有二个不对称碳原子，本该有四个手性对映异构体，而它发现只有三个，即一个左旋酒石酸，一个右旋酒石酸，还有一个没有旋光性的酒石酸，那就是内消旋酒石酸（见下表）。当然他最先在葡萄酒沉淀中还发现一种没有旋光性的外消旋酒石酸，后来经过分离就明白了它就是左右旋酒石酸的混合物。（见表中第三栏）。

       关于旋光对映体即手性对映体的标记问题，要搞清楚三点：一是手性分子的旋光性是实验测出来的，右旋可用（+）标记，左旋用（-）标记。二是手性分子的旋光性标记由两套符号，D/L型标记和R/S型标记，它们是根据各自不同的规则来进行人为标记，两种类型的标记没有等同的换用规则，只能按各自的规则来换用。在使用范围上也没有固定的说法，一般是较为简的手性分子用D/L型标记，较为复杂的手性分子用R/S型标记。三是左右旋是实验测定的，而D/L型标记和R/S型标记没有与左右旋挂勾，如果硬要说D-型对映体是左旋的，R-型对映体是右旋的，那是把英文中的左和右的单词首写字母混同了，要知道这个手性和左右旋的记载都是拉丁文的，所以这种硬性套用会出现很大的误差。

       D/L型标记法：以最简单的手性分子甘油醛为例，它有一个手性碳原子，因此就有两个手性对映异构体（见下图）。按费歇尔投影式规则（横前竖后）调整好它们的空间结构式，即把较小且有显著代表性的H和OH排在横线位，另外两个原子或原子团按原子序数排大小，大的排在上，小的排在下。于是规定OH在右侧的为D－型，若OH在左侧的为L－型。基它手性分子可比照甘油醛而得出它的D－构型和L－构型。分二步进行，一是调整费歇尔投影式的空间结构，比较H和OH排在横线位，与甘油醛同样，OH在右侧的为D－型，若OH在左侧的为L－型。 

       R/S型标记法：可对对较为复杂的手性分子依次标记。方法步骤是①把手性碳原子上连接的原子或原子团按原子序数排序，如a>b>c>d，则排序为a→b→c→d；②把按四面体排位，并把最小的一个排离观察者最远处，形成一个驾驶方向盘。③把较大的三个原子或原子团放在方向盘上面对观察者。④按照原子序数大小顺序判定，如果是顺时针方向旋转为R－型，反时针方向旋转则为S－型。见下面图列的对映异构体的标记。

                                                                 丰都智愚河畔环境技术工作室