立体化学研究分子中原子的三维空间排列及其对物理性质、化学反应性和生物活性的影响。手性是一个核心概念，在药物设计、生物化学和有机合成中具有深远意义。

手性和立构中心

分子与其镜像不能重叠则称该分子具有手性，手性分子以两种对映体（镜像异构体）形式存在。手性最常见的来源是与四个不同取代基键合的四面体碳原子，称为立构中心或手性中心。具有一个立构中心的分子有两个对映体，而具有n个立构中心的分子最多可有2^n个立体异构体。分子可以在没有立构中心的情况下具有手性，例如丙二烯中的轴手性、环蕃中的平面手性和联芳基中的螺旋手性。

命名法：R和S构型

卡恩-英戈尔德-普雷洛格（CIP）优先规则根据原子序数为取代基分配优先顺序——原子序数越高，优先级越高（1 > 2 > 3 > 4）。对于双键和环，将原子视为具有适当优先级的重复原子。确定构型时，使分子中最低优先级基团（4）指向远离观察者的方向；如果优先级顺序1→2→3为顺时针，则构型为R（拉丁语rectus）；如果为逆时针，则为S（拉丁语sinister）。

旋光性

对映体使平面偏振光旋转相等但相反的方向。（+）-对映体顺时针旋转光（右旋），而（-）-对映体逆时针旋转光（左旋）。外消旋混合物（1:1对映体混合物）不显示净旋光性。比旋光度[α]是每种手性化合物的物理常数，取决于温度、波长和溶剂。

对映体与非对映体

对映体是不重叠的镜像，具有相同的物理性质（熔点、沸点、NMR谱），但与手性环境的相互作用除外。非对映体是不互为镜像的立体异构体，具有不同的物理和化学性质，可通过常规方法分离。内消旋化合物是具有多个立构中心但具有内对称平面的非手性分子，因此与其镜像可重叠。

对映体的拆分

有几种方法可获得纯对映体。手性拆分：使用手性拆分剂（如酒石酸用于胺类、马钱子碱用于酸类）将外消旋混合物转化为非对映体盐，然后通过分步结晶分离。手性色谱：使用手性固定相（CSP）在HPLC或GC中基于差异性的非对映体相互作用分离对映体。酶法拆分：使用选择性与一种对映体反应的酶，如脂肪酶用于酯水解或醇的动力学拆分。不对称合成：使用手性催化剂（有机催化剂、具有手性配体的过渡金属配合物）或手性助剂优先产生一种对映体。

在生物系统中的重要性

生物受体具有手性，因此药物的对映体通常具有不同的药理活性；沙利度胺悲剧例证了立体化学在药物安全中的关键重要性。蛋白质中的氨基酸几乎都是L-构型，而核酸中的糖为D-构型。气味感知具有立体特异性：（R）-柠檬烯闻起来像橙子，而（S）-柠檬烯闻起来像柠檬。手性色谱和旋光法是药物质量控制中的重要工具。