【手性物普及系列 6.】

  (6. 含有两个及以上的手性碳原子的手性分子）

       1848年，法国微生物学家巴斯德发现了四种酒石酸，其化学结构是完全相同的，但其旋光性来讲有左旋的和右旋的，还有两种是无旋光性的，那是怎么回事呢？

       在他之前，人们已发现葡萄酒中存在的酒石酸是右旋的（比旋度+12°）。他在受到水晶有不同的两种晶体，而有不同的旋光性的启发。于是他假设还应有一种结构相同结晶不同的酒石酸晶体，在随后的结晶实验中，他发现有一种不旋光的酒石酸，而在显微镜下，这种不旋光的酒石酸晶体中混有两种不同的晶形。他小心翼翼地把它们分离开来，分别溶解后，就有了两种比旋光度相同的左、右旋的酒石酸。他将此左、右旋的酒石酸晶体等量溶解后就成了不旋光的第三种酒石酸。但是经分离后的酒石酸里面仍有不旋光的酒石酸存在，这样他就发现了第四种不旋光的酒石酸。

       最终搞清楚的原因是酒石酸的分子式是C₄H₆O₆，其中有两个不对称碳原子如上图。这样它们的构型有三种。其中 （1）为D-(-)-酒石酸〔or 1S,2S-(-)-酒石酸〕是左旋的，而（2）为 L-(+)-酒石酸〔or 1R,2R-(+)-酒石酸〕是右旋的，还有一种（3）为1R，2S-酒石酸因为分子内存在一个对称面，所以在构型上它不可能再有一个对映体，也没有旋光性，故称为内消旋酒石酸，这就是巴斯德发现的第四种酒石酸。当左、右旋酒石酸等量混合在一起时也没有旋光性，这即是巴斯德发现的第三种，即为外消旋酒石酸。

       这四种酒石酸的物理性质如下表： 

       绝大多数的手性分子含有手性碳原子。理论上有n个的手性碳原子就有2ⁿ个构型异构体，即有2^n-1对对映异体体。但是如果分子中有相同的手性碳原子，就会存在内消旋体，从而使构型异构体的数目少于2ⁿ。内消旋体分子内存在对称面，其旋光性在内部就抵消了，所以它没有旋光性。例如上述的酒石酸有2个手性碳原子，理论上应有四个构型异构体，但因存在一个分子内部有对称面的内消旋体，就只有三个构型异构体。

      手性分子中所有的构型异构体并不都呈对映关系，彼此没有镜像关系的两个构型异构体就不是手性对映体。例见下表中的四个麻黄素构型异构体，分别有两对手性对映体，而彼此间互为非对映体：

      显然，1、2和3、4彼此都不呈镜像关系，是非对映体。非对映体之间比旋光度的绝对值并不相等。      

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