立体化学是研究分子三维空间结构与反应行为的化学分支，分为静态立体化学和动态立体化学，着重探究同分异构现象中的构造异构（原子或基团连接次序不同）与立体异构（空间排列方式差异），后者包含构型异构与构象异构，其中构型异构又分为顺反异构和旋光异构。
手性分子作为学科核心研究对象，其旋光现象于19世纪初由法国科学家J.-B.毕奥发现。1848年L.巴斯德分离出右旋和左旋酒石酸钠铵盐，揭示旋光异构现象 。1874年J.H.范托夫与J.-A.勒贝尔提出碳原子正四面体构型假说，奠定理论基础。E.费歇尔完成糖类构型研究，O.哈塞尔通过X射线衍射法证实环己烷椅式构象，D.H.R.巴顿提出构象分析理论。A.韦尔纳建立配位化学理论，拓展无机立体化学范畴。20世纪60年代引入手性概念，R.B.伍德沃德与R.霍夫曼提出分子轨道对称守恒原理，为周环反应提供立体化学解释。核磁共振光谱和X射线衍射等技术推动分子立体结构测定方法发展。
现代合成化学中，立体选择合成和去对称合成成为获取手性化合物的主要手段 。
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