對映現象

對映現象，是一種化合物的兩個分子彼此不能重疊，互為實物與鏡像關係的現象。這樣的一對分子互為對映體。

基本介紹

• 中文名：對映現象
• 外文名：Enantiome
• 本質：互為實物與鏡像關係的現象
• 結構取向：手征性。左手性
• 分類：右旋體，左旋體
• 學科：化學

概述

對映異構體（英語：Enantiomer），又稱對掌異構物、光學異構物、鏡像異構物或對映異構體或旋光異構體，不能與彼此立體異構體鏡像完全重疊。是互為鏡像（mirror images）的分子。不對稱碳（asymmetric carbon）和四種不同的原子或原子基團連結，不對稱碳為手性中心。當有n個手性中心時，則最多有2的n次方立體異構物。

它來源於希臘文，具有左手對右手那樣鏡像關係的一對物質。無論怎樣擺布都不能使這些鏡像成為同一物。有對稱平面的物質不能是對映體，因為它和它的鏡像是等同的。乳酸那樣的分子對映體，除了與其他不對稱分子的化學反應以及與偏振光作用外，具有完全相同的化學物質。對映體在結晶學中很重要，因為許多晶體是由單個分子的右手型和左手型交替排列的。對晶體的完整描述，就是要說明這些型體彼此間是如何混合的。兩種光學活性的酒石酸，即所謂d-酒石酸和l-酒石酸就是一對對映體的實例。

歷史

1849年，法國化學家路易·巴斯德（Louis Pasteur）發現從在釀酒的容器中，取得的酒石酸鹽可以使平面偏振光旋轉，但是使用其他來源的酒石酸鹽卻無法測定出此性質。而此二者不同之處即是能否讓平面偏極光旋轉，原因就是此二者為光學異構物。

1874年，荷蘭化學家凡荷夫（Jacobus Henricus van 't Hoff）和法國化學家列貝爾成功用連線到碳原子的四面體結構的理論解釋此異構物種類的旋光性質。

性質

對映異構體具有相同的物理性質和化學性質。只是它們的結構取向不同，一個是右手性（見手征性），另一個是左手性。一對對映體能使偏振光旋轉同一角度，但方向恰好相反。使偏振面向右旋轉(順時針)的異構體稱為右旋體；使偏振面向左旋轉（反時針）的異構休稱為左旋體。
對映異構體在對稱環境中具有相同的性質，而在不對稱環境中則性質不同。例如，在光學活性催化劑或試劑作用下，對映異構體分子的反應速率不同；在具有光學活性的溶劑中具有不同的溶解性。當用圓偏振光檢驗時,對映異構體具有不同的折射率或不同的吸收光譜,但這些差別過於微小，以致不能加以利用和測量。
當對映異構體與其他手性化合物發生反應時，兩者的反應速率不同，但其差異極微小。也可能一個對映異構體以適當的速率進行反應，而另一個對映異構體則完全不發生反應。對映異構體的生理活性不相同就是由於這個原因。

對映異構的標準

含有一個或多個不對稱碳原子的大多數化合物顯示出對映異構，但這並非總是如此。有一些已知的化合物確實具有不對稱的碳原子，但相對於整個分子不是非對稱的，不顯示對映異構。因此，內消旋酒石酸具有兩個不對稱碳原子，但樣品仍表現出光學不活動性，因為分子的兩個半部分中的每一個與另一半相等且相反，因此在其幾何鏡像上是可重疊的。

製備策略

製備對映體純化合物有兩個主要策略。第一個被稱為手性解析度。該方法涉及製備外消旋形式的化合物，並將其分離成其異構體。在他的開創性工作中，路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）能夠分離出酒石酸的異構體，因為它們從溶液中以不同的對稱結晶成晶體。不太常見的方法是通過對映體自歧化。

第二個策略是不對稱合成：使用各種技術來製備高對映體過量的所需化合物。所涵蓋的技術包括使用手性原料（手性池合成），使用手性助劑和手性催化劑，以及套用不對稱誘導。酶（生物催化）的使用也可以產生所需的化合物。

對映異構體合成是利用兩種對映異構體從外消旋前體分子合成一種對映異構體。因此，反應物的兩種對映異構體產生單一的產物對映異構體。