[科普中国]-内消旋化合物-

含有两个或两个以上相像手性中心的化合物，在它的立体异构体中，有的异构体因分子整体具有对称面、对称中心等对称因素，是对称的化合物，无光学活性，称该异构体为内消旋化合物。

内消旋化合物是一种分子，其内含有手性碳原子，同时还具有一个平面对称因素，即不具有光活性，且不能分离成具有光活性的化合物。所以，分子内有无对称性是判断的关键。

定义及表达形式内消旋化合物（mesomer），指的是分子内含有不对称性的原子，但因具有对称因素而形成的不旋光性化合物。通常以meso或i表示，如meso-酒石酸，meso-核酸二酸。内消旋体和对映体的纯左旋体或右旋体互为非对映体。1

相关概念同分异构现象的分类分子的同分异构现象可以分为两类：构造异构和立体异构。构造异构又可以分为碳链异构，位置异构和官能团异构；立体异构可以分为构型异构和构象异构；其中，构型异构又可以分为顺反异构（几何异构）和对映异构（旋光异构）。2

分子的手性当分子中的一个碳原子与四个不同的基团连接时，这个化合物可能有两种不同的排列方式。

如图可知，以上两个分子在空间不能重叠，它们并不是同一种化合物，

这两个构型化合物的不同表现在对平面偏振光的不同影响。手性实际上是指两个化合物互为实物与镜像关系，不能重合的性质。2

平面偏振光和旋光活性平面偏振光：只在一个平面上振动的光。

旋光活性：使偏振光的振动面发生旋转的性质。具有手性的分子具有旋光活性。

非对映异构体在分子中既有构型相同的部分，又有构型相互对映的部分，这种关系称为非对映异构。非对映异构体不仅旋光性不同，物理和化学性质也不尽相同。2

外消旋体外消旋体是一种具有旋光性（见旋光异构）的手性分子（见手征性）与其对映体的等摩尔混合物。它由旋光方向相反、旋光能力相同的分子等量混合而成，其旋光性因这些分子间的作用而相互抵消，因而是不旋光的。并且，虽然对映体的物理性质一般相同，但外消旋体的物理性质如熔点、溶解度等与对应的对映体性质常常是不相同的。外消旋体常用D，L-标记，如右图所组成外消旋体的两种分子除旋光方向相反外，其他物理、化学性质相同，外消旋体是由一个具有潜手性中心的分子在生成一个手性中心时的必然产物。2

分子对称性的判断分子对称性描述分子的对称性表现并根据分子的对称性对分子作分类。分子对称性在化学中是一项基础概念，因为它可以预测或解释许多分子的化学性质，例如分子振动、分子的偶极矩和它的光谱学数据（以拉波特规则之类的选择定则为基础）。

对称分子的对称操作分子的对称操作仅有四种（不动或还原一般不应是对称操作，但也常包括在内，这样则为五种）：①分子绕一个轴旋转2π/n角，如旋转后能恢复原状，则此轴称为n次对称轴,而这种对称操作称为旋转2π/n角；②分子在一假想平面的镜面中反射，如经过反射后恢复原状，则此假想平面称为分子的对称面，这种对称操作称为反射；③将分子上各点对称地移到该点与假想点连线上的另一方同距离处，如分子各点经如此操作后恢复原状，则此假想点称为分子的对称中心，这种对称操作称为反演；④分子先在一轴进行2π/n角旋转，然后再在垂直于这个轴的一个平面上反射，如经过这一复合操作使分子恢复原状，则此轴称为n次非正常旋转对称轴,这种操作称为非正常2π/n角旋转。3

对称分子的对称元素旋转轴：分子绕轴旋转度角后与原分子重合，此轴也称为n重旋转轴，简写为Cn。例如水分子是而氨是。一个分子可以拥有多个旋转轴；有最大n值的称为主轴，为直角坐标系的z轴，较小的则称为副轴。n≥3的轴称高次轴。

对称面：一个平面反映分子后和原分子一样时，此平面称为对称面。对称面也称为镜面，记为σ。水分子有两个对称面：一个是分子本身的平面，另一个是垂直于分子中心的平面。包含主轴，与分子平面垂直的对称面称为垂直镜面，记为σv；而垂直于主轴的对称面则称为水平镜面，记为σh。等分两个相邻副轴夹角的镜面称等分镜面，记作σd。一个对称面可以由笛卡尔坐标系识别，例如(xz)或(yz)。

对称中心：从分子中任一原子到分子中心连直线，若延长至中心另一侧相等距离处有一个相同原子，且对所有原子都成立，则该中心称为对称中心，用i表示。对称中心可以有原子，也可以是假想的空间位置。例如四氟化氙的对称中心位于Xe原子，而苯的对称中心则位于环的中心。

旋转反映轴：分子绕轴旋转度，再相对垂直于轴的平面进行反映后分子进入等价图形，记为Sn。该操作是旋转与反映的复合操作，例子有四面体型的含有三个S4轴的四氟化硅，以及有一个S6轴的乙烷的交叉式构象。2

举例说明当分子中含有两个相同属性碳原子的分子，总共有4个旋光异构体，如酒石酸：

其中a和b为对映异构体，c与d也好像是对映体。但实际上c与d是同一种分子，因为它们可以互相叠合。只要以通过C2-C3键中点，与观察平面垂直的线为轴旋转180°，就可以看出来它是可以与d叠合的。也就是说，c和d是相同的。

旋光能力由于分子内的两个结构相同但构型相反的手性原子的存在而互相抵消，称为内消旋体。它与a或b在分子中既有构型相同的部分，又有构型相互对映的部分，这种关系称为非对映异构。非对映异构体不仅旋光性不同，物理和化学性质也不尽相同。

因此，含有两个相同手性碳原子的化合物，有三个旋光异构体，其中一对对映体，一个是内消旋体。内消旋体和对映体的纯左旋体或右旋体互为非对映体，所以内消旋体和左旋体或右旋体，除旋光性不同外，其它物理性质和化学性质都不相同。2

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学