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立体化学

从立体的角度出发研究分子的结构和反应行为的学科。立体化学的研究对象是有机分子和无机分子。由于有机化合物分子中主要的价键──共价键──具有方向性特征,立体化学在有机化学中占有更重要的地位。

简史

立体化学创立于19世纪初期。法国人J.-B.毕奥最早观察到有机物的旋光现象(见旋光异构),后来L.巴斯德关于酒石酸旋光性的研究和对旋光异构体的拆分、F.A.凯库勒关于碳原子的四价学说、J.H.范托夫和J.-A.勒贝尔关于碳原子的正四面体学说、E.费歇尔关于糖类化合物构型(见分子的构型)的研究、O.哈塞尔和D.H.R.巴顿关于分子的构象和构象分析的理论、C.K.英戈尔德关于亲核取代反应中的立体化学的研究,均对本学科的发展作出了重要贡献。此外,A.韦尔纳关于配位化学的研究,使立体化学在无机化学的领域中得到了扩展。近年来出现的关于周环反应方向的伍德沃德-霍夫曼规则,使立体化学得到了新的重要进展。

分类

立体化学主要分为静态立体化学和动态立体化学两部分。静态立体化学研究分子中各原子或原子团在空间位置的相互关系,也就是研究分子结构的立体形象──构型和构象,以及由于构型异构(包括几何异构和旋光异构)和构象异构导致的分子之间的性质不同等问题。例如,立体异构的分类问题、构型和构象式的命名问题、外消旋体的拆分,以及构型的测定、构型间的联系和转换问题等。动态立体化学的研究内容主要分为构型异构体的制备及其在化学反应中的行为两部分。前者主要以不对称合成获得某一旋光异构体为目的;后者除包括构象分析外,还对各个经典反应类型,如加成反应、取代反应中的立体化学现象进行深入的研究。

应用

立体化学的观点和方法适用于研究有机化合物的分子结构和反应性能,还在天然产物化学、生物化学、药物化学、高分子化学中发挥重要的作用。在探索生命奥秘方面,特别是在对生物大分子,包括蛋白质、酶和核酸分子的认识和人工制造方面,立体化学尤为重要。

参考书目
    V.M.Potapov,Stereochemistry,MIR Pub.,Moscow,1979.