对称性的要素

Elements of Symmetry

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译

对称性的要素

手性对象在所有方面都是不可重叠且不相同的。镜像永远无法与非手性对象重叠。非手性对象具有“手性”特征(即具有特定的空间排列方式)。而手性对象(如手套和鞋子)总是成对出现的。手性对象本身没有“手性”特征,就像一个标准的圆球就没有手性一样。因此,手性取决于对象的对称性。可以通过检查分子的对称元素(如点、线或平面)来判断其对称性。一旦分子围绕对称元素进行了旋转或反射,就无法再区分原来的方向和新方向了。当一个平面两侧的原子重合时,就会产生镜像。

对称中心

它确保了手性分子两端(E)-1,2,-二氯乙烯在结构上的特征完全相同。与船式构象类似,环己烷的对称平面也是相交的(σ)。无论一个平面上的某个点如何通过该平面反射,它都会与另一侧对应的点重合。



非手性分子具有反射对称性(如对称平面或对称点),因此可以被判定为非手性。相反,手性分子可能包含旋转对称轴,而不是反射对称元素。





示例 -

甲烷(Methane)由四个碳原子(C3轴)和三个碳原子(C2轴)组成,共有六个σ键平面。该分子结构中包含三个四面体结构,因此甲烷属于非手性分子(achiral)。

顺式-1,2-二氯乙烷:该结构由两个正交对称平面与C2轴的交点构成,属于非手性化合物。

1,2-二氯乙烷:在该结构中,有几个轴彼此垂直,并在一个对称点相交。因此,该结构是非手性的。

反-1,2-二甲基环丙烷:该结构中包含一个C2轴,并且存在两个手性轴。

环己烷(船式构象):具有两个对称平面和一个C2轴,属于非手性分子。

环己烷(椅式构象)——它由一个对称中心、多个对称平面以及对称轴构成。其中,C3原子是这些对称轴的交点(即对称轴的“主轴”)。

对称平面

**非手性分子**是指没有立体中心的分子。如果立体异构体的数量是奇数(1、3、5等),那么该分子一定是手性的。手性分子中的**meso化合物**可以使分子变得非手性。分子的**手性**除了由对称平面和**反演中心**决定外,还受到其他因素的影响。通常来说,**反演中心**比对称平面更容易识别。在化学中,**对称平面**是指将分子分成两半后,两侧结构完全相同的平面。一条直线可能与对称平面垂直,也可能位于对称平面内,这取决于直线的方向。具有对称平面的分子,无论其构象如何,通常都是非手性的。



**反转中心(Inversion Center)**

分子 (a) 在穿过碳原子中心的平面上是对称的。当分子的一半与另一半关于该镜面对称时,就形成了镜像平面。这种分子属于非手性分子。分子 (b) 中存在手性中心。手性中心是指这样的点(可能是原子,也可能不是),在该点上,分子中的其他所有原子都可以通过 180° 的旋转转化为另一个完全相同的分子部分。手性中心仅存在于非手性分子中。


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