如何快速判斷手性分子
快速判斷手性分子方法有:判斷一個化合物是否具有手性,一種直觀可靠的方法是做出一對實物和鏡象的模型,若二者不能完全重疊,它們代表的分子就是手性分子;能重疊,則它們所代表的分子是非手性分子。
但是要判斷一個化合物是否具有手性,並非一定要用模型來考察它與鏡像能否疊合起來。一個分子是否能與其鏡像疊合,與分子的對稱性有關,只要考慮分子的對稱性就能判斷它是否具有手性。
在一個分子中,若存在對稱因素,這樣的分子往往能與自己的鏡像相重疊,因此就不是手性分子;若不存在對稱因素,則是手性分子。對稱因素包括對稱面、對稱中心及對稱軸等。
下面簡單介紹一下對稱面和對稱中心
1、對稱面。對於大多數有機化合物來説,尤其是鏈狀化合物,一般只需考察分子中是否具有對稱面,就可以推斷出該分子是否為手性分子。假設有一個平面能將分子切成兩半,而這兩半彼此又互為實物和鏡像關係,那麼這個平面就是這個分子的對稱面。這種具有對稱面的分子就不是手性分子,沒有旋光性。如2-氯丙烷分子中有對稱面,是非手性分子;而2-氯丁烷中沒有對稱面,是手性分子。
如果分子中所有的原子都在同一平面上,那麼這個平面就是分子的對稱面。如E-1,2-二氯乙烯這種分子不是手性分子,沒有旋光性。
2、對稱中心。假設分子內有一箇中心點,通過中心點作任意一直線,在直線上距中心點等距離的異向兩端,有相同的原子或基團,該中心點稱為分子的對稱中心。具有對稱中心的分子必定能和其對映體重疊,不是手性分子,沒有旋光性。
化合物(Ⅰ)有一個對稱中心,能與它的鏡像重疊,所以是非手性分子,不存在對映體。事實上,若在(Ⅰ)的環平面下放一面鏡子,則得到(Ⅰ)的鏡像(Ⅱ),但如果以通過(Ⅰ)的對稱中心垂直於環平面的直線為軸旋轉180°,得到的構型(Ⅲ)正好是它的鏡像。由此可見,有對稱中心的分子能與其鏡像相重疊,即無手性。
總的來説,判斷一個分子有無手性,主要看它與其鏡像能否重疊,不能重疊則是手性分子。如果一個分子具有對稱面或對稱中心,則這個分子無手性;反之,這個分子有手性,即有旋光性。若所有分子中只含有單一的手性碳原子,它就是手性分子。整個分子具有手性是存在對映異構體的必要條件。
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