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手性中心

/chiral center; center of chirality/
条目作者何煦昌汪朝阳尹标林
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何煦昌

汪朝阳

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尹标林

尹标林

最后更新 2023-02-25
浏览 184
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分子中连有若干个不同的原子或基团而导致分子不能与其镜像重叠的不对称原子。常以“*”标出。曾称不对称中心。

英文名称
chiral center; center of chirality
曾称
不对称中心
所属学科
化学

1874年,荷兰化学家J.H.范托夫和法国化学家J.-A.勒贝尔分别独立提出碳化合物的四面体构型。过去也常将连接有四个不同原子或基团的碳原子称为不对称碳原子。事实上,不对称碳原子是指它周围不同取代基所处的环境,并不是碳原子本身。随着“手性”的概念引入有机化学领域,不对称碳原子逐步被手性中心所取代。手性中心是对不对称碳原子含义的扩充,其他原子如磷、氮、硅、硫等都能成为手性中心。对于各中心原子不同取代的(包括孤对电子)化合物,都存在对映体,甚至手性中心不存在原子,如金刚烷四个桥头有不同取代基(a、b、c、d)时,也存在对映体:

2

在有机化合物中,仅存在一个手性中心的化合物含有一对对映体,没有例外;而分子中存在两个或两个以上的手性中心时,情况较复杂。如酒石酸有两个手性中心,除了右旋和左旋酒石酸是一对对映体外,还存在一个内消旋体,它的分子内存在一个对称面,虽然有两个手性中心,但它是一个非手性的分子,不存在对映体:

2

2,3,4-三羟基戊二酸的四个立体异构体中,分子1或分子2各含有一对对映基团,是两个非对映体。因为通过碳原子C-3存在一个对称面,故分子不存在对映体。通常的不对称碳原子上,任意交换两个取代基,便成为其对映体;而分子1或2的C-3上交换两个取代基,即成为其非对映体。此处的C-3过去常被称为假不对称碳(用小写字母rs表示其构型)。

2

而另外一对分子3和分子4中各含有两个相同构型基团,却是一对对映体,但C-3不是手性中心。这说明不对称碳原子或手性中心和整个分子的手性没有直接关系。这样便引入立体异构源中心(以及轴和面)的概念,它的含义是中心上两个取代基交换后,产生新的立体异构体。立体异构源中心比不对称碳原子、手性中心表达更为准确。

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