手性分子的识别

Von’t Hoff和Le Bel分别提出了碳四面体学说：如果碳原子位于一个正四面体中心，那么与碳相连的四个原子或基团将占据四面体的四个顶点，它们若有旋光性，应归结于不对称取代的碳原子。因此，判断一个化合物是不是手性分子，就观察它是否有对称面或对称中心等对称因素。

1.对称面

如果某分子能被一个平面分成互为实物和镜像两部分，此平面就是该分子的对称面，该分子就具有对称面（用σ表示）。具有平面对称因素的分子无手性。例如单烯烃 C C所连的原子共平面，这个平面就是分子的对称面（图4-4（a））。同一个碳上连有两个相同原子或基团的Cabx2型化合物，也有一个对称面（图4-4（b）），无手性。

图4-4 分子的对称面

（a）单烯的对称面；（b）异丙醇的对称面

2.对称中心

如果分子中有一个犘点，从任何一个原子或基团向犘点引连线并延长，在等距离处都遇到相同的原子或基团，则犘点称为该分子的对称中心（用i表示）。具有对称中心的分子无手性，如图4-5所示。

图4-5 分子的对称中心

（a）二氟二氯环丁烷；（b）内消旋酒石酸

3.手性碳原子

大量事实说明，使有机物分子具有手性的最主要因素是含有手性碳原子。连有四个不相同的原子（基团）的碳原子称为手性碳原子或不对称碳原子，用C表示，如乳酸的结构式中的不对称碳原子可表示为

含一个手性碳原子的分子，由于与其相连的四个原子或基团都不同，没有对称面，也没有对称中心，不能与其镜像重叠，具有手性。所以含一个手性碳原子的分子都是手性分子，具有旋光性。但是，含两个或两个以上手性碳原子的分子是不是手性分子，则要看其是否有对称面或对称中心。此外，有些物质虽然没有手性碳原子，但因其分子中无对称面或对称中心，从而具有手性，即有旋光性。可见，产生旋光性的根本原因是分子结构的不对称性。