手性中心

手性分子（chiral molecule）、手性碳，從上世紀七十年代起廣泛使用，能夠使平面偏振光向左或向右旋的物質稱為旋光性物質（或光活性物質）。

手性分子是指一個分子與其鏡象不能重合。手性分子一定是光活性物質。

對映異構體：二個互為鏡象，但不能重合，是二種不同化合物。旋光能力相同，但方向相反，如同左、右手。

考察一個分子是否為手性分子，可以從有無手性碳出發，但是最根本是要看分子對稱性來考察。

符合手性分子的充要條件：

①無對稱面； ②無對稱中心； ③無交換對稱軸。

三者不可缺一，但一般說來，只要求分子是否有對稱面或對稱中心即可了。（注意：對稱軸不能作為判據。）

Ⅰ：對稱軸

指圍繞穿過分子的一條軸，旋轉分子能夠復原，此軸叫分子對稱軸。

ii：對稱面ζ

如果組成分子的所有原子都在一個平面上或者有一個平面通過分子能把此分子分成互為鏡像的兩者，這兩種平面都是分子對稱面。

三氯甲烷三個對稱面；有四個對稱面；苯有七個對稱面

iii：對稱中心 i

在分子中找一個中心，在離中心等距離處能找到完全相同的原子，此中心即為對稱中心。

iv：交換對稱軸（旋轉反映軸）

指把一個分子圍繞穿過此分子的軸旋轉一定角度（）再把垂直於此軸的平面作為鏡子，所得鏡象與原分子一樣時，此軸即為交替對稱軸。

根據分子的對稱性要素可以把分子分成三大類：

1、對稱化合物：有ζ、i或軸的化合物。

2、非對稱化合物：沒有上述三種對稱要素，只有簡單的對稱軸。

3、不對稱化合物：沒有任何對稱要素的分子。而非對稱化合物和不對稱化合物都為手性分子。

有些化合物，沒有手性碳，但從對稱性上看屬於手性分子

a、丙二烯型化合物（含手性軸）

手性軸：繞此軸轉時可以還原，中間任何狀態都不能還原。

b、螺環化合物（spiro compounds），手性軸

兩個四元環是剛性的，所在的平面是互相垂直的。有一手性軸。類似於丙二烯類化合物。

c、聯苯型化合物，手性軸

二個苯環由於取代基空間效應，不能在一個平面上。如果是對稱取代，就有對稱面了。另外，如果四個取代基較小就不同了。

d、含有手性面的化合物

六螺並苯，由於1，6二環部分發生重疊，破壞了分子的對稱性，這種重疊相當於一對相反轉向的螺絲，一個是左螺紋，另一個是右螺紋，構成一對對映體，分子中有一個手性面。

e、柄型化合物（Ansa compounds），手性面

由對苯二酚與長鏈α，ω－二醇成醚。由於和比較大，苯環繞單鍵轉不過去，也存在有對映體。手性面就是與苯環相垂直的平面。如果()12時就可以轉過去了，就無旋光性了。

f、分子扭曲而產生旋光性

由於二個離的近發生重疊，不能共平面了，發生了扭曲（一上一下），整個分子不能共平面了，可以拆分成對映體。

根據分子的對稱性要素可以把分子分成三大類：

對稱化合物：有ζ、i或軸的化合物。

非對稱化合物：沒有上述三種對稱要素，只有簡單的對稱軸。

不對稱化合物：沒有任何對稱要素的分子。而非對稱化合物和不對稱化合物都為手性分子。

四面體N 即 也可成為手性中心，叔胺分子無對稱性，似乎應有旋光性，但由於傘效應，易於翻轉，每秒翻轉次，翻轉能壘很低，外消旋化了。但如果N在環上橋頭位置時，就不能翻轉了。其他元素P，As也可成為四面體構型，成為手性中心。

四面體C上具有四個不同的取代基時，成為手性碳。（四個取代基稍有差別即可）。

旋光度與四個取代基極性有關。極性差別愈大，旋光度愈大，烷基極化度相差不多，旋光度很小。

含有一個手性中心就只有二種異構體。R和S構型。

手性碳原子的標記方法：1966年，Cahn-Ingold-Prelog規則（簡稱CIP規則）或者R/S規則。

①按原子序數遞減，共用電子對居末尾。

②，看成和A連兩次。

③雙鍵順式和R-基團優先於雙鍵反式和S型。

Fischer投影式

為了充分理解立體化學，觀看分子模型很有幫助。但是，如果把分子模型畫在平面上時遇到了問題。1891年，Emil Fischer創造的Fishcher投影法，即在平面上描述四面體碳的方法，對立體化學的研究非常適用。

它是這樣規定的：按如下方式拿分子模型，紙前面的兩個鍵是水平的，紙後面的兩個鍵是垂直的，然後將其投影在紙上。

Ⅰ把氧化態最高的基團放在上面，

Ⅱ可以轉，不能轉，不能離開紙面翻轉。固定一個基團，其他可以按照順或逆時針旋轉，但兩個基團不可以交換。

關於糖類和氨基酸仍沿用D、L構型標記，不用R、S法。

含有兩個手性碳的分子，為了表示兩個手性碳的相互關係，把含有兩個取代基相同的在一側叫赤式，在兩側叫蘇式。