《醫(yī)用化學(xué)》 二、化合物的旋旋光性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

（一）三種乳酸

自然界中有許多種旋旋光性物質(zhì)。例如，人體中肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)可產(chǎn)生乳酸，

其[α]20D為+3.82°(水)；由左旋乳酸桿菌使乳酸發(fā)酵得另一種乳酸，[α]20D是-3.82°(水)。這兩種乳酸的構(gòu)造式都是，它們的性質(zhì)除旋

旋光性不同（旋光方向相反，比旋亮度的絕對值相同）外，其他物理、化學(xué)性質(zhì)都一樣（表17-1）。這兩種乳酸的分子結(jié)構(gòu)可用球棒模型表示（圖17-5）。

表17-1三種乳酸性質(zhì)的比較

圖17-5　(+)-乳酸及(-)-乳酸的球棒模型

從模型可以看出，左旋乳酸與右旋乳酸的分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系有如物體與其鏡象的關(guān)系，但二者不能重合，好比人的左手與右手、左腳與右腳一樣。（+）-乳酸與（-）-乳酸的構(gòu)造式相同而構(gòu)型不同，所以屬于立體異構(gòu)中的構(gòu)型異構(gòu)。這兩個(gè)構(gòu)型異構(gòu)體互呈物體與其鏡象關(guān)系，能對映而不能重合，故把它們叫做對映體。這種立體異構(gòu)屬于對映異構(gòu)。

一個(gè)物質(zhì)可能有兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)具有旋光性的異構(gòu)體。如果某物質(zhì)只有兩個(gè)具有旋光性的異構(gòu)體，它們一定是對映體。如果某物質(zhì)有不止兩個(gè)具有旋光性的異構(gòu)體，則各異構(gòu)體之間并不都是對映體的關(guān)系，這將在后討論。

除了上述的（+）-用（-）-乳酸外，人工合成法所得的乳酸沒有旋光性，即[α]20D=0。這種乳酸叫做外消旋乳酸，用（±）-乳酸表示（表17-1）。（±）乳酸是由等物質(zhì)的量的（+）-及（-）-乳酸組成的。

由此可見，乳酸有三種：（+）-、（-）-、及（±）-乳酸。

（二）、分子的手性和手性分子

如將一個(gè)物體放在平面鏡前使之成像“取”出，則物體與其鏡象是否相同，即能否重合呢？這自然只有兩種可能，即可以重合或不能重合。如果是人的一只手，則與其鏡象不能重合（圖17-6）。因?yàn)樽笫值溺R象是右手，它們相互是不可能重合的。物體與其鏡象不能重合的例子很多，例如螺絲釘（圖17-7）、人的耳朵等。

圖17-6　左：左、右手不能重合

右：左手的鏡象是右手

圖17-7　物體與其鏡象不能重合（α）右旋彈簧與左旋彈簧；（b）蝸牛殼；(c)左螺紋與右螺紋螺絲釘

上述情況在有機(jī)化合物中也存在。許多分子能與其鏡象重合，例如甲烷、乙醇、乙醚、丙酮等。但也有許多分子與其鏡象不能重合，例如（+）-乳酸及（-）-乳酸的分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系好比人的左手與右手的關(guān)系，因此把這種分子叫做手性分子，它們具有手性。凡是手性分子都有旋光性。如果一個(gè)分子與其鏡象等同，即能重合，則叫做非手性分子，非手性分子沒有旋光性。

一個(gè)物質(zhì)的分子是否具有手性是由它的分子結(jié)構(gòu)決定的。最常見的手性分子是含手性碳原子的分子。所謂手性碳原子是指連有四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)的碳原子，這種碳原子常以星號(hào)“*”標(biāo)示。例如乳酸分子中有三個(gè)碳，但只有C-2才是手性碳原子，它連接的是-H，-OH，-CH3及-COOH這四個(gè)原子或原子團(tuán)。手性碳原子也叫做不對稱碳原子。

凡是含有手性碳原子的分子都有對映異構(gòu)體，但是含手性碳原子的分子不一定是手性分子（見本節(jié)四）。