有機化學的基礎168
1. 「對掌性chirality」分子，是指左右不對稱的分子，我們無法找到一個「鏡面」，能把分子剖成一模一樣的兩半。
2. 對掌性分子通常有「對掌中心」。1個「sp3混成軌域」原子，若與4個不同取代基連接，它就是「對掌中心a center of chirality」。
3. 有對掌性的分子，如果彼此剛好是對方鏡子中的影像，也就是互為鏡像，並且，稱為「鏡像異構物enantiomers」，彼此不是互為鏡像的異構物，稱為「非鏡像異構物diastereomers」。
4. 成對的鏡像異構物們彼此的差異是，(1)「平面偏極光plane-polarized light」碰到每一種鏡像異構物的旋轉方向不同，以及(2)每一種鏡像異構物與其他對掌分子的互動不同，除此之外，鏡像異構物的化學與物理性質完全一樣。
5. 「非鏡像異構物」可以用物理的方法與色層分析技術分離出來；鏡像異構物則是先經過溶解的程序，轉換成「非鏡像異構物」，然後再離析出來。然後，再把離析出來的東西，進行剛才「鏡像異構物」變成「非鏡像異構物」的逆反應，重新製造出反應前的物質（初始物質），提煉出高光學純度的物質。
6. 對掌分子有「光學活性optically active」，這個化合物會旋轉偏極光。比旋光度specific rotation，用比較觀察的偏極光旋轉幅度，來衡量一個樣本的光學純度 optical purity。
7. 有許多方法可以分辨成對的鏡像異構物彼此的差異。特定鏡像異構物的「絕對組態absolute configuration」，依據「坎-殷高-普利洛優先法則Cahn-Ingold-Prelog rules」分類。
8. 另一種方法是，用化合物旋轉偏極光的方向，分類成：正異構物(+)和負異構物(－)或右旋d和左旋l。特別注意，正負(+,－)或左右旋(d,l)的分類跟絕對組態的(R,S)分類沒有直接關係。
9. 立體異構物，有對掌中心與分割出對稱的兩側的鏡面，無光學活性，稱為「內消旋化合物meso compound」。
10. 1個分子如果有n個對掌中心，原則上會有2n個可能的立體異構物（內消旋化合物的數量必須扣除）。
11. 有2種方法可以表現分子的三度空間結構：紐曼投影Newman projections和費雪投影Fisher projections。
12. 紐曼投影，可以顯示出構像異構物彼此的關係（構像異構物的差距來自於σ鍵的旋轉），而且能夠清楚地說明，不同「取代基」分子群，與分子骨幹連接的「σ鍵」所包含的平面之間的「兩平面夾角」。
13. 費雪投影讓我們能夠分辨，分子中的鏡面是否存在；費雪投影，也是展現「有多重對掌中心的分子，彼此之間的立體化學關係」的好方法。
14. 雖然，碳以外的異質原子，也會出現光學活性（例如雙烯allenes、四級銨鹽quaternary ammonium salts、與硫和磷的化合物），但這種情形並不常見。
n 圖片與文字翻譯編寫自 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》
徐弘毅：
1. 為什麼平面光穿過有光學活性的分子會偏轉？
2. 絕大多數有光學活性的分子的基本結構是，1個對掌中心的碳原子與4個不同的取代基鍵結，外型是4面錐狀體。
3. 這種構造的分子堆出來的物質會是什麼樣子？有很多鏤空的物質。這種鏤空的物質可以讓光線穿過。
4. 但是，光線不會筆直地穿過去，因為，第一、光活性物質中鏤空的位置，往往不會連成一條筆直的通道，光子通過難免碰撞偏折，影響前進方向與速率。
5. 第二、所有的分子化學鍵都充滿電子，組成分子的原子外層也是電子，光線通過一個充滿電磁的環境會受影響，改變方向或速率。
6. 就像光線從空氣穿透水中，會因為物質的密度不同產生偏折。平面光穿過有光學活性的分子之後偏轉，也是一種偏折。
7. 科學家觀察到成對的鏡像異構物分子中，一種會讓平面光往左邊偏轉，另外一種會讓平面光往右邊偏轉，因此分為「左旋光」分子與「右旋光」分子：正異構物(+)和負異構物(－)或右旋d和左旋l。這種分類是以用觀察者的經驗來做的分類，稱為「相對組態relative configuration」。
8. 另一種分類法「絕對組態absolute stereochemistry」，跟平面光看起來是往哪個方向偏轉無關，「絕對組態」直接以分子結構來區分差異。
9. 絕對組態以對掌中心與「原子量最小、或長度最短的那個取代基」為軸心，比較其他3個取代基的大小順序，是順時針還是逆時針，分為R組態和S組態。（R是希臘文的「右」意思是指針往右轉，順時針；S是希臘文的「左」，意思是指針往左轉，逆時針。）
10. 為什麼1個分子如果有n個對掌中心，原則上會有2n個可能的立體異構物？（內消旋化合物的數量必須扣除）
11. 有1個「對掌中心」的對掌性分子，只要對調其中2個取代基的相對位置，就可以有2種鏡像異構物。
12.如果有2個「對掌中心」，那麼，這二個「對掌中心」都可以各自對調2個取代基的相對位置，結果就出現4種鏡像異構物，這是來自於「第一個對掌中心的2個組合」×「第二個對掌中心的2個組合」，簡寫成「22」，底數「2」是2種鏡像異構物組合，指數「2」是對掌中心的數目。
13.所以，如果有3個對掌中心，3個「對掌中心」都可以各自對調2個取代基的位置，就會出現8種鏡像異構物，這是「23」。同樣的原則歸納起來，就是「1個分子如果有n個對掌中心，原則上會有2n個可能的立體異構物」。
14.但是有的時候會發生，因為不同的對掌中心的取代基一樣，取代基調整之後變成對稱結構，變成「非鏡像異構物」，稱為「消旋化合物」，例如「2,3-dibromobutane」的消旋化合物(參考第10點的圖)，計算多重對掌中心的分子有多少「鏡像異構物」的時候，要扣掉「消旋化合物」的數量。
15.紐曼投影，特別強調取代基彼此在空間相對「夾角」的大小，這對於判斷分子的「立體張力」與「扭張力」會不會影響分子的穩定度，有很大的幫助。
16.費雪投影，特別強調分子結構有沒有「對稱性」，這對於判斷分子有沒有「光學活性」？是不是「鏡像異構物」？有很大的幫助。
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