立体异构

在立体化学中，立体异构或空间异构是一种异构形式，即分子具有相同的分子式和成键原子的顺序（结构），但其原子在空间的三维方向不同。这与结构异构体形成对比，后者具有相同的分子式，但键的连接或其顺序不同。根据定义，互为立体异构体的分子代表同一结构异构体。

对映体也被称为光学异构体，是两个立体异构体，它们之间有反射关系：它们是彼此的镜像，是不可叠加的。人的手是一个宏观的类似物。其中一个的每个立体中心在另一个中都有相反的构型。两个互为对映体的化合物具有相同的物理特性，除了它们旋转偏振光的方向以及它们如何与其他化合物的不同光学异构体互动。因此，一种化合物的不同对映体可能具有实质上不同的生物效应。纯粹的对映体也表现出光学活性的现象，只有在使用手性剂的情况下才能分离。在自然界中，大多数手性生物化合物，如氨基酸（除了甘氨酸，它是无手性的），只有一种对映体存在。一个有光学活性的化合物显示两种形式。D-（+）形式和L-（-）形式。

非对映体是不通过反射操作的立体异构体。它们不是彼此的镜像。这包括中体化合物、顺反异构体、E-Z异构体和非对映体的光学异构体。非对映体很少有相同的物理特性。在下面的例子中，酒石酸的中间形式与左旋酒石酸和右旋酒石酸形成了非对映体对。上述异构体的D-和L-标记与更常见的D-和L-标记不一样，这就解释了为什么对于那些只熟悉后者命名惯例的人来说，这些标记可能会出现颠倒。费舍尔投影可用于区分L-和D-分子手性（化学）。例如，根据定义，在费舍尔投影中，D-糖的倒数第二个碳被描述为氢在左边，羟基在右边。L-糖的氢在右边，羟基在左边。另一个是指光学旋转，当观察光源时，偏振平面的旋转可能是向右（dextrorotary-d-rotary，用（+）表示，顺时针），或向左（levorotary-l-rotary，用（-）表示，逆时针），这取决于哪个立体异构体占优势。例如，蔗糖和樟脑是d-旋转的，而胆固醇是l-旋转的。顺反和E-Z异构体关于双键的立体异构体产生的原因是围绕双键的旋转受到限制，使取代基相对固定。如果双键至少一端的两个取代基是相同的，那么就不存在立体异构体，双键也不是立体中心，例如丙烯，CH3CH=CH2，一端的两个取代基都是H。传统上，双键立体化学被描述为顺式（拉丁文，在这一边）或反式（拉丁文，跨越），是指双键两边的取代物的相对位置。顺式-反式异构的一个简单例子是1,2-二取代的乙烯，如下面所示的二氯乙烯（C2H2Cl2）异构体。分子I是顺式-1,2-二氯乙烯，分子II是反式-1,2-二氯乙烯。由于偶尔会出现模糊不清的情况，IUPAC采用了一个更严格的系统，其中双键两端的取代基根据其原子序数分配优先权。如果高优先级的取代基是在键的同一侧，它被分配为Z（Ger.zusammen，一起）。如果它们在对面，则为E（Ger.entgegen，相反）。

由于氯的原子序数比氢大，所以它是最优先的一组。用这个符号来命名上图中的分子，分子I是(Z)-1,2-二氯乙烯，分子II是(E)-1,2-二氯乙烯。Z和顺式或E和反式并不总是可以互换的。考虑一下下面的氟甲基戊烯。这个分子的正确名称是反式-2-氟-3-甲基戊-2-烯，因为形成骨架链的烷基（即甲基和乙基）位于双键的对面，或者是(Z)-2-氟-3-甲基戊-2-烯，因为双键两侧的最高优先级基团位于双键的同一侧。氟是双键左侧的最高优先级基团，而乙基是分子右侧的最高优先级基团。