8.5 含有多个手性碳原子化合物的立体异构
8.5.1 含有多个不同手性碳原子的化合物的对映异构

    因为一个手性碳有两种构型（R和S），因此，一般来说，随着手性碳原子的增多，分子的构型异构体（旋光异构体）的数量也增多。例如，2-羟基-3-氯丁二酸有下列两对对映体。

    上述四个异构体中， Ⅰ与Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ为对映体，但Ⅰ与Ⅲ或Ⅳ、Ⅱ与Ⅲ或Ⅳ，虽为异构体，但并不互为镜像，因此，它们不是对映体。这种没有对映关系的构型异构体，称为非对映体（diasterioisomer）。

    含有2个不同手性碳原子的化合物，有四个构型异构体，它们组成两对对映体，四对非对映体。而当分子中含有3个不同的手性碳原子时，则有八个构型异构体，四对对映体。假设三个不同的手性碳原子是C1、C2和C3，则其八个异构体和四对对映体是：

    当分子中含有n个不同的手性碳原子时，其构型异构体的数目个，有对对映体。

8.5.2 含有两个相同手性碳原子的化合物的对映异构

    2，3-二羟基丁二酸（酒石酸）分子中含有两个手性碳原子，其四个构型异构体结构如下：

    Ⅰ和Ⅱ是对映体。Ⅲ和Ⅳ也好像是对映体，但实际上Ⅲ和Ⅳ是同一种分子，因为只要把Ⅲ在纸面上旋转180°，其就能与Ⅳ互相叠合，即Ⅲ和Ⅳ是相同的。因为Ⅲ能与其镜像分子叠合，所以它不是手性分子（当然也就没有旋光性）。在Ⅲ的全重叠式构象中可以找到一个对称面，在它的对位交叉式构象中可以找到一个对称中心。

    这种含有手性碳的非手性分子，称为内消旋体。内消旋体是单一化合物，不能拆分。外消旋体是含有等量对映体的混合物，可以拆分为两种化合物。

    所以，含有两个相同手性碳原子的化合物，有三个构型异构体，它们组成一对对映体，两对非对映体。

8.6 拆分与合成
8.6.1 外消旋体的拆分

    外消旋体是由一对对映体等量混合而成。但对映体除旋光方向相反外，其他物理性质都相同，因此，不能用一般的物理方法（蒸馏、重结晶等）把一对对映体分离。必须用特殊的方法才能把对映体分离，把外消旋体分离为两种旋光体的过程叫做拆分。

    拆分方法层出不穷，但从原理上分，主要有：
（1）利用物理性质--溶解度、吸附力等--差异所建立的方法，例如结晶法、层析法等；
（2）利用反应速度差异的动力学拆分法；
（3）利用酶的高度特异性催化反应的酶拆分法（微生物拆分法）等。
其中应用较广的是结晶法和层析法

8.6.2 手性合成（不对称合成）

    通过化学反应可以在非手性分子中形成手性碳原子。

    一般情况下，在原来一个非手性分子中，引入一个不对称的中心，如一个手性碳原子，产物总是外消旋的，即等量右旋体和左旋体组成的外消旋体。例如，丙酮酸的甲酯或乙酯还原时，产物是为外消旋乳酸。

    但是把丙酮酸用光活性的天然薄苛醇酯化，然后进行还原，经水解，把光活性的薄苛醇除去，产物具有旋光性（与上面的不同），因为其中含有过量的左旋乳酸。

    凡在一个反应中，一个构型异构体的产生超过（一般是大大地超过）另外其它可能的构型异构体，就叫做立体选择反应。利用立体选择性的反应合成过量的两个对映体其中之一的，叫做不对称合成。

    一个对映体(A)超过另一个对映体(B)的百分数称为对映体过量百分数，用% e. e表示（enantiomeric excess）：

    总体来说，由非手性化合物在一般条件下进行反应，不经过拆分不可能得到具有旋光性的物质（得到的是外消旋体）。但是，若在反应时存在某种手性条件，则新的手性碳原子形成时，两种构型异构体的生成机会不一定相等，最后得到的可能是具有旋光性的物质。

8.7 不含手性碳原子化合物的对映异构

    在有机化合物中，也有一些手性分子并不含有手性碳原子。例如，丙二烯分子中的三个碳原子由两个双键相连，这两个双键相互垂直。第一个碳原子和与它相连的两个氢原子所在的平面，与第三个碳原子和与它相连的两个氢原子所在的平面，正好互相垂直。当第一个和第三个碳原子分别连有不同的基团时，整个分子就是一个手性分子，因而有对映体存在。例如：

    联苯分子中，两个苯环通过一个单键相连。当苯环邻位上连有体积较大的取代基时，两苯环间的单键旋转受阻，使两个苯环不能处在同一个平面上。此时，如果两个苯环上的取代基分布不对称，整个分子就有手性。例如：

8.8 含有其它手性原子化合物的对映异构

    在除碳外，还有一些元素（如Si、N、S、P、As等）的共价键化合物也是四面体结构，因此，也有可能形成手性分子，因而有对映体存在。例如：

立体化学小结

（1）

（2）

（3）解释下列名词或概念

旋光性、手性碳、手性分子、旋光度、比旋光度、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体、差向异构体、拆分、立体选择性反应、不对称合成、R/S和D/L表示法。