立体异构体枚举工具（2ⁿ 规则、内消旋体、对映体）

简而言之：绘制分子或粘贴其 SMILES。工具会找出每个立体中心和立体异构双键，构建全部 2ⁿ 种排列，去除重复使内消旋体只计一次，为每个异构体标注 R/S 和 E/Z，并将其归为对映体对和非对映体。

可用于回答“有多少种立体异构体？”这类问题，理解酒石酸为什么是 3 种而不是 4 种，或画出全部 16 种己醛糖。SMILES 中给出的立体标记会作为筛选条件保留：匹配的异构体会被标出。

如何使用立体异构体枚举工具

1. 在编辑器中绘制分子，粘贴 SMILES 并按 Enter，或点击酒石酸等示例。立体标记是可选的。
2. 查看计数：立体中心和立体异构双键的数目、2ⁿ 上限，以及实际剩下多少种立体异构体。
3. 每种立体异构体都会画出并带有 R/S 和 E/Z 标记，并标注为手性、内消旋或非手性。对映体成对以镜像方式显示。
4. 最后的表格说明任意两个异构体是对映体还是非对映体。点击结构下方的在 MolDraw 中打开可编辑或导出。

计算立体异构体数目：2ⁿ 规则

立体中心通常是连有四个不同基团的碳。立体异构双键的每一端都连有两个不同基团，因此可以是 E 或 Z。每个单元有两种选择，所以 n 个单元最多产生 2ⁿ 种立体异构体。

分子具有对称性时，实际数目会更少：

• 内消旋体。如果分子的两半相同，(2R,3S) 这样的排列可能具有分子内对称面。此时它与其镜像相同，因此只计一次，且没有旋光性。
• 对称二烯。在己-2,4-二烯中，(2E,4Z) 和 (2Z,4E) 是同一个分子，因此有 3 种异构体，而不是 4 种。
• 环。顺-1,2-二甲基环己烷是内消旋体；反式是一对对映体，因此共 3 种。1,4-二取代环只有顺式和反式，没有 R/S。

对映体、非对映体和内消旋化合物

• 对映体是不能重合的镜像。每个立体中心的构型都相反：(2R,3R) 和 (2S,3S)。除了使平面偏振光旋转的方向不同外，它们的物理性质相同。
• 非对映体是不互为镜像的立体异构体。部分立体中心不同，部分相同：(2R,3R) 和 (2R,3S)。顺/反（E/Z）异构体也是非对映体。它们的熔点、沸点和溶解度都不同。
• 内消旋化合物含有立体中心，但由于存在分子内对称面（或对称中心）而不具手性。
• 差向异构体是只有一个立体中心不同的非对映体，例如葡萄糖和半乳糖（C4）。

工具如何找到它们

工具尝试所有 R/S 和 E/Z 组合，然后把每种组合写成包含立体信息的规范编码。编码相同的两种排列是同一个分子，因此内消旋体只保留一次，而两个对映体仍为两个。只有在相邻中心确定后才成为立体中心的中心（假不对称中心，标记为 r 或 s）会通过重复搜索找出。

计算示例

常见错误

• 对对称分子直接用 2ⁿ 作答。应先检查是否存在内消旋体。
• 遗漏 E/Z 双键。它们和立体中心一样计入 n。
• 把小环中的环内 C=C 算作 E/Z。在少于八个原子的环中，只能存在顺式（Z）。
• 对称分子中把 (2R,3S) 和 (2S,3R) 当成两种异构体。它们是同一个内消旋化合物。
• 把胺中的氮算作立体中心。它翻转太快，R 和 S 无法分离。

支持元素：C、H、N、O、S、F、Cl、Br、I。最多 40 个非氢原子和 256 种立体异构体。

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