5第五章 旋光异构
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第05章_旋光异构
但是，D/L命名法只适应于和甘油醛结构 类似的其它化合物，如糖和氨基酸类。如果结 构上与甘油醛没有相似之处，用不同的原子或 基团类比，则同一种化合物可能确定为D-或 L-构型，从而引起混乱。
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。
大学有机化学第五章旋光异构
大学有机化学第五章旋光异构
目录
• 引言 • 旋光异构现象 • 旋光异构体的性质 • 旋光异构体的合成与分离 • 旋光异构体的应用 • 结论
01 引言
主题简介
旋光异构
01
是指分子中由于组成原子或基团在空间的相对排列不同而引起
的异构现象。
旋光异构体的性质
02
旋光异构体具有不同的物理和化学性质，如熔点、溶解度、光
谱特征等。
旋光异构体的分类
03
根据旋光方向的不同，旋光异构体可分为左旋和右旋两种类型。
学习目标
掌握旋光异构体的基本概 念和分类。
掌握旋光度的测量和计算 方法。
理解旋光异构体的性质和 光谱特征。
了解旋光异构体在化学反 应中的变化规律。
02 旋光异构现象
旋光异构现象的定义
旋光异构现象
是指物质在偏振光的作用下，表现出旋光性的 现象。
旋光异构体在生物和药物领域具有广泛的应用，如手性药物的开发和 生产，建议了解相关应用实例和发展前景。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
旋光测定法
利用旋光仪测定旋光异构体的旋光度，以确定其纯度。
气相色谱法
通过气相色谱仪检测旋光异构体的组成和纯度。
高效液相色谱法
利用高效液相色谱仪对旋光异构体进行分离和纯度检测。
05 旋光异构体的应用
在药物研发中的应用
旋光异构体对药物的生物活性有显著影响，例如某些旋光异构体可能具有更好的疗 效或更低的不良反应。
手性农药的开发和应用，可以避免或减少对非靶标生物的毒性影响，从而降低对环境的负面 影响。
旋光异构体在植物生长调节剂和除草剂等领域也有广泛应用，例如某些旋光异构体可能具有 更好的促进植物生长或抑制杂草生长的作用。
目录
• 引言 • 旋光异构现象 • 旋光异构体的性质 • 旋光异构体的合成与分离 • 旋光异构体的应用 • 结论
01 引言
主题简介
旋光异构
01
是指分子中由于组成原子或基团在空间的相对排列不同而引起
的异构现象。
旋光异构体的性质
02
旋光异构体具有不同的物理和化学性质，如熔点、溶解度、光
谱特征等。
旋光异构体的分类
03
根据旋光方向的不同，旋光异构体可分为左旋和右旋两种类型。
学习目标
掌握旋光异构体的基本概 念和分类。
掌握旋光度的测量和计算 方法。
理解旋光异构体的性质和 光谱特征。
了解旋光异构体在化学反 应中的变化规律。
02 旋光异构现象
旋光异构现象的定义
旋光异构现象
是指物质在偏振光的作用下，表现出旋光性的 现象。
旋光异构体在生物和药物领域具有广泛的应用，如手性药物的开发和 生产，建议了解相关应用实例和发展前景。
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旋光测定法
利用旋光仪测定旋光异构体的旋光度，以确定其纯度。
气相色谱法
通过气相色谱仪检测旋光异构体的组成和纯度。
高效液相色谱法
利用高效液相色谱仪对旋光异构体进行分离和纯度检测。
05 旋光异构体的应用
在药物研发中的应用
旋光异构体对药物的生物活性有显著影响，例如某些旋光异构体可能具有更好的疗 效或更低的不良反应。
手性农药的开发和应用，可以避免或减少对非靶标生物的毒性影响，从而降低对环境的负面 影响。
旋光异构体在植物生长调节剂和除草剂等领域也有广泛应用，例如某些旋光异构体可能具有 更好的促进植物生长或抑制杂草生长的作用。
第五章旋光异构
COOH HO CH3H
按次序规则 OH > COOH > CH3 > H 反时针排列 S型
COOH H C OH CH3
CH3 Br H C2H5
基团顺序 Br > C2H5 > CH3 > H 顺时针排列R型
反时针排列S型
c、若最小的基团d不是处在距离我们最远的位置，则可通过任 意两个基团的两次交换，使之处于最远的位置，然后再根据 a→b→c 的走向判断其构型。
2、对称因素 物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可 从分子中有无对称因素来判断，最常见的分子对称因素有 对称面和对称中心。 （1）、对称面 假设分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜像的两 部分，该平面就是分子的对称面。
CH3 C Cl
1，1 二氯乙烷
对称面
对称面
H Cl
Cl C C H
CH3 COOH 在纸平面 180° CH3 COOH HO HH OH HO HH OH COOH CH3 3 COOH CH
（2）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另 三个基团的位置，不会改变原构型。
CH3 H OH C2H5
H
C2H5
C 2H 5
= C2H5
OH CH3
= HO
H CH
•非对映体混合在一起,可以用一般的物理方法将它们分离出来. 对映异构体的数目： 分子中有两个手性碳原子，最多可产生四个旋光异构体，组 成两个外消旋体。对于含n个手性碳原子的化合物，最多有2 n个旋光异构体，可组成2 n-1个外消旋体。 2、两个相同手性碳原子化合物的旋光异构
以酒石酸为例，其分子式是：HOOCCHOHCHOHCOOH。 可能有下面四种构型： COOH COOH COOH COOH
第五章旋光异构
2、 含有一个手性碳原子化合物的 旋光异构
CH3 HO C H
CH2CH3
CH3
HO H
CH2CH3
在使用投影式时，要注意投影式中基团的前后关系， 不能离开纸面翻转，也不能旋转90°，只能旋转180°及其 整数倍。
费歇尔投影式的原则口诀
1.碳原子跃然纸上，四价键交叉成碳 2.“横前竖后”是关键 3.主碳链竖排最常见，编号最小者位链
COOH
Ⅰ (2R,3R)-(－) Ⅱ (2S,3S)-(+) Ⅲ m-酒石酸
酒石酸
酒石酸
Ⅳ m-酒石酸
对映体
Ⅲ与Ⅳ粗看之下似乎也是对映体，但如果将Ⅲ沿纸面 旋转变180°，即可与Ⅳ重合，所以Ⅲ和Ⅳ实际是完全相 同的。
象Ⅲ这样，虽然有手性碳原子，但同时存在对称因素， 因而无旋光活性的化合物称为内消旋体。常用m-或meso-表 示。
3.含两个手性碳的化合物
（1）含两个不相同手性碳的化合物
※※
含两个不相同手性碳的化合 CH2－CH－CH－CHO
物应该有四种不同的空间构型。 OH OH OH 例：2,3,4-三羟基丁醛
CHO
CHO
H OH HO H H OH HO H
CH2OH （2R,3R）
CH2 OH (2S,3S)
D-(－)-赤鲜糖 L-(+)-赤鲜糖
二、旋光性与分子结构的关系
(b) 组成分子的所有原子在一个平面上，如:(E)–1,2–二氯乙烯
图5-6 分子中的对称面的示意图 (II)
二、旋光性与分子结构的关系
具有对称面的分子能与其镜像叠合，故不是手性分子， 因而没有旋光性。
图5-7 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
二、旋光性与分子结构的关系
有机化学理论课 第五章 旋光异构
第五章旋光异构(Optical Isomerism)一、教学目的和要求同分异构是有机化合物的普遍现象，因此同分异构化学即立体化学的一个重要部分，它是研究组成分子的各个原子在空间的不同排布方式所引起的异构现象,以及因这些异构现象而引起的分子的物理和化学性质的差异的影响.所以讨论立体化学时,总是先从立体异构现象谈起.前面我们已在第二章、第三章、第四章讨论了某些立体异构现象，例如，烷烃构像、脂环烃构像、含双键和脂环化合物顺反异构。
本章在对上述内容作简要小结后，重点讨论立体异构现象中最重要，也是不易掌握的对映异构现象，为进一步学习碳水化合物、蛋白质，以及各类反应中的立体化学现象打好基础本章学习的具体要求1、掌握有机化合物异构的分类2、掌握对映异构、手性、手性分子、非手性分子、旋光活性、旋光活性物质、旋光度和比旋光度等有关概念3、掌握对映异构体数目的计算方法和对映、非对映、外消旋体和内消旋体的概念。
4、掌握费歇尔投影式和投影规则5、了解外消旋化。
二、教学重点与难点重点是旋光异构，旋光与分子结构的关系；含不对称碳原子化合物的旋光异构；难点是旋光异构的表示方法；R、S命名法。
三、教学内容1、偏振光和旋光性2、分子的对称性，手性，旋光活性3、构型表示方法D/L，R/S4、含有多于一个手性碳原子的立体异构5、取代丙二烯类和取代联苯类的旋光异构6、立体专一反应和立体有择反应7、外消旋体的拆分四、教学方法和教学学时（1）教学方法：以讲授为主；教具、多媒体为辅助手段，配合适量的课外作业（2）教学学时：4学时五、总结、布置作业5.1 各种异构现象的归纳旋光异构又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子间，由于构型的差异而表现出不同的旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。
5.2 物质的旋光性Optical Activities of Substances偏振光（plane-polarized light ）使偏振光的振动平面发生偏转的特性叫旋光性。
有机化学05第五章旋光异构
20
最小在横向
CH3
H
Cl
C 2H 5
(R) →S
最小在竖向
H
H O C O O H (R) →R
CH3
小上下，顺 I 向 小左右，反 I 向
H
S—型 教学ppt
CH3
Cl CH3
H
21
H
5.4 含两个手性碳化合物
5.4.1含两个不相同手性碳的化合物
C 2H 5
H A Cl H B Cl
CH3
CH3C*HCl*CHClC2H5 A-B 型
第五章 旋光异构（立体化学）
定义 — 分子中的原子在空间的排 列所产生的异构现象，以及异构现 象对物理性质及化学性质的影响
— 叫异构现象
教学ppt
1
[目的要求]：
1.了解平面偏振光的产生及旋光仪的构造； ２.掌握对映异构与分子结构的关系； ３.掌握对映体、非对映体、外消旋体、手性、对称因 素等立体化学中的基本概念； ４.掌握构型的表示及标定； ５.了解环状化合物及不含手性碳原子化合物的对映异 构； ６.了解外消旋体的柝分原理及方法。
：偶数次互变，构型不变
竖向后，横向前，含碳基团上下边；
转半圈，不教能学pp翻t ，奇数次互调构型17 变
伞架式： （飞锲式）
COOH H
H3C O H
镜像与构型无 特定对映关系
5.3.5 对映体的命名
R、S 标记，——绝对构型
a
b c
d
a > b > c > d 定序规则：
a
a→b →c
a
a→b→c
+57.56 -57.56
化学性质在手性条件或手性试剂性质下，表现不同 化学性质在手性环境表现的性质不同，反之相同
有机化学第五章旋光异构
第五章 旋光异构本章教学要求：1、了解物质的旋光性及其有关概念（平面偏振光、旋光仪和比旋光度等）2、掌握有机化合物对映异构与分子结构的关系3、掌握含一个手性碳原子和两个手性碳原子化合物的对映异构情况4、掌握有机化合物的R/S 命名5、了解外消旋体的拆分6、了解不含手性碳原子化合物的对映异构情况7、掌握亲电加成反应的立体化学 教学重点：1、有机化合物对映异构与分子结构的关系2、含一个手性碳原子和两个手性碳原子化合物的对映异构情3、有机化合物的R/S 命名 计划学时数：5学时同分异构现象在有机化学中极为普遍。
同分异构现象可以归纳如下：第一节 物质的旋光性一、平面偏振光和旋光性光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。
同分异构构造异构碳干异构位置异构构型异构光源（1 ）光的前进方向与振动方向C'（2）普通光的振动平面图 6-1 光的传播在光前进的方向上放一个（Nicol ）棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光线则被挡住。
这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。
2．物质的旋光性能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体，能使偏振光振动平面向左旋转的物质称左旋体，使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，用α表示。
二、旋光仪和比旋光度 1.旋光仪测定化合物的旋光度是用旋光仪，旋光仪主要部分是有两个尼可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组织装而成。
若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度，如要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅，则必须将检偏镜旋转一定的角度，目镜处视野才明亮，测其旋转的角度即为该物质的旋光度α。
如下图所示A'C 普通光平面偏振光晶轴Nicol 棱晶A'A'C2.比旋光度旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关。
有机化学 第五章 旋光异构
含两个相同手性碳原子的化合物
COOH H OH HO H COOH COOH HO H H OH COOH COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物。 (有平面对称因素)。 具有两个手性中心的内消旋结构一定是（RS）构型。
碳干异构 位置异构 构造异构 同分异构 构型异构 立体异构 构象异构 官能团异构 互变异构 顺反异构 旋光异构
立体异构：构造相同,分子中原子或基团在空 间的排列方式不同。
几何异构
因共价键旋转受阻而产生的立体异构。
构象异构
因单键“ 自由” 旋转而产生的立体异构。
H H CH3 H CH3 H CH3 H CH3 H H H CH3 CH3
旋光异构
因分子中手性因素而产生的立体异构。
Br CH3 C C2H5 Cl Br H5C2 CH3 C Cl Cl CH3 C Br C2H5
偏振光和旋光活性 （polarized light and optical activity ）
平面偏振光：
光束先进方向
通过Nicol棱镜，仅在
光源
一个平面上振动的光。
结论：
（1）凡物质分子中具有对称面或对称中心，这个化 合物就不具 有手性。 （2）凡物质分子中既无对称面又无对称中心，那么 这个物质具有手性。
产生旋光性的根本原因是分子结构的不对称性；分 子中有手性碳原子引起的旋光性则是最为普通的现象。
手性碳原子：与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。
H C COOH NH2 * CH3CHCOOH OH
构型的表示方法（expression of configuration）
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CO H 2 H O H CH 3 互 奇 次 换 数 取 基 置 代 位 H O CO H 2 H CH 3
对 体 映
取代基互换位置偶数次， 5. 取代基互换位置偶数次，构 型不变。 型不变。
C 2H O H O H C 3 H 互 偶 次 换 数 取 基 置 代 位 C 2H O H O C 3 H H
对映异构体的特点： 对映异构体的特点：
1 2 3 结构： 结构：镜影与实物关系 内能：内能相同。 内能：内能相同。 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 性环境中有区别。 性环境中有区别。 4 旋光能力相同，旋光方向相反。 旋光能力相同，旋光方向相反。
(R)-(-)-乳酸 乳酸 mp 53oC [α]D = -3.82 α 15
一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体； 一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体； 平面偏振光向右旋 右旋体 另一个可使平面偏振光向左旋，称为左旋体。 另一个可使平面偏振光向左旋，称为左旋体。 平面偏振光向左旋 左旋体 二者旋转角度相同。因此对映异构也叫做旋光异构。 二者旋转角度相同。因此对映异构也叫做旋光异构。
对映异构体的每一个都具有手性
OH C H 乳酸 CO2 H HO2 C CH3 镜象 CH3 实物 OH C H
OH CH3 CHCO2 H
手性分子肯定有对映异构体
对映异构体的性质
COOH C CH3 OH H NhomakorabeaCOOH H HO C CH3
(S)-(+)-乳酸 乳酸 mp 53oC [α]D = +3.82 α 15
相 同
构型标记法－ 构型标记法－相对构型与绝对构型
CHO H OH CH2OH HO CHO H CH2OH
D-(+)-甘油醛 甘油醛
L-(-)-甘油醛 甘油醛
以甘油醛为基础，通过化学方法合成其它化合物， 以甘油醛为基础，通过化学方法合成其它化合物，如果与手 性原子相连的键没有断裂，则仍保持甘油醛的原有构型。 性原子相连的键没有断裂，则仍保持甘油醛的原有构型。例
pKa=3.83(25oC)
构型的表示法 Fischer 投影式
H
COOH
COOH
OH
H
C CH3
OH
C H3
立体结构
COOH H C CH3 OH
锲形式
COOH H OH CH3
横向基团位于平面的前方 横向基团位于平面的前方 位于平面的 竖向基团位于平面的 位于平面的后方 竖向基团位于平面的后方
5.2 手性分子的分类及情况分析
5.2.1 含一个手性碳原子的化合物 5.2.2 含二个或多个手性碳原子的化合物 5.2.3 不含手性碳原子的化合物
5.2.1含一个手性碳原子的化合物 5.2.1含一个手性碳原子的化合物
对映体和外消旋体 旋光异构体的表达方式——Fischer投影 Fischer投影 旋光异构体的表达方式 Fischer 式 相对构型和绝对构型 旋光异构体的命名
对映体和外消旋体
还以乳酸为例，它含有一个手性碳原子， 还以乳酸为例，它含有一个手性碳原子，有 手性，具有旋光性，有一对对映体。 手性，具有旋光性，有一对对映体。发酵得到的 乳酸是左旋的， 乳酸是左旋的，其比旋光度为 [α ]D = −3.8o ，肌肉
20
运动产生的乳酸是右旋的， 运动产生的乳酸是右旋的，其比旋光度为 +3.8o 。 从酸奶中得到的乳酸无旋光性， 从酸奶中得到的乳酸无旋光性，它是等量的左旋 乳酸和右旋乳酸的混合物， 外消旋体 常用 常用± 乳酸和右旋乳酸的混合物，叫外消旋体(常用±或 dl表示 。外消旋体是混合物。 表示)。外消旋体是混合物。 表示
λ 为旋光仪使用的光源的波长 通常用钠光，以D表示 。 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光 通常用钠光， 表示)。 表示
比旋光度表示 ： 盛液管为1分米长 被测物浓度为1g/ml时的 分米长， 比旋光度 表示： 盛液管为 分米长 ， 被测物浓度为 表示 时的
旋光度。 旋光度。
1、手性和手性分子 、 (或旋光性 实物与其镜像不重合的特性 与其镜像不重合的特性——手性或旋光性） 实物与其镜像不重合的特性 手性或旋光性） 实物与其镜像重合的特性 实物与其镜像重合的特性——非手性 非 与其镜像重合的特性 具有手性的分子－ 具有手性的分子－手性分子 2、分子的手性与对称性 、 分子是否有手性, 与分子的对称性 对称性相关 分子是否有手性 与分子的对称性相关 分子对称性 a.对称中心 对称中心 分子无对称中心或对称面/轴 相应分子有 ①分子无对称中心或对称面 轴，相应分子有手性 b.对称面 对称面 分子有对称中心或对称面/轴 相应分子无 ②分子有对称中心或对称面 轴，相应分子无手性 c.对称轴 对称轴
1、对称因素 、
(1). 对称面
：
Cl H H Cl
H C H Cl Cl
(2). 对称中心
若分子中有一点，通过该点画任何直线， 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果 在离此点等距离的两端有相同的原子， 在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为 分子的对称中心。 分子的对称中心。
H H3C H H H H H CH3
但旋光度“ 受温度、光源、浓度、 但旋光度“α”受温度、光源、浓度、管长等许多因素 的影响，为了便于比较，常用比旋光度 来表示 比旋光度[ 来表示： 的影响，为了便于比较，常用比旋光度 α]来表示：
[α ]λ
t
=
α
ρ× l
式中： 为旋光仪测得试样的旋光度； 式中： α 为旋光仪测得试样的旋光度； ρ 为试样的质量浓度，单位 g . ml−1; 为试样的质量浓度， l 为盛液管的长度，单位 dm 。 为盛液管的长度， t 测样时的温度。 测样时的温度。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛
D-(-)-乳酸 乳酸
R / S标记法 标记法
OH OH
C2H5 H H CH 3
CH 3 C2H5
R
S
CHO CHO H OH CH 2 OH H
H OH HO
CHO
R
CH 2 OH
H CO H 2 H O H CH 3 270 O H H 2C O H 对 体 映 CH 3 90 CH 3 CO H 2 O H
离开平面翻转180 180° 3. 离开平面翻转180°，得到对映 体。
CO H 2 H O H CH 3
翻 180 转 H O
CO H 2 H CH 3
对 体 映
取代基互换位置奇数次， 4. 取代基互换位置奇数次，得到对 映体。 映体。
CH 2 5 O H C 3 H (R )-2-丁 醇 H O
CH 2 5 H C 3 H (S)-2-丁 醇
3.2.2 含2个或多个手性碳原子的化 合物
1. 手性碳原子不同 2. 手性碳原子相同或相象
1. 含两个不同手性碳原子化合物的对映异构
1
HO Cl
2 3 4
H H -
H H
2 3 4
Cl
CH 2 OH
C O H
C O H H O H C 2O H H L −)-甘 醛 -(− 甘 油
相对构型
H
O H C 2O H H
D -(+)-甘 醛 甘 油
C O H H O H C 2O H H
(R)(R)-甘油醛
H O -
C O H H C 2O H H
(S)(S)-甘油醛
绝对构型
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型 标记的是相对构型， 标记的是相对构型 标记的是绝对构型
第五章 立 体化学
Sterochemistry
一、对映异构和非对映异构－－－对映异构体和非对 对映异构和非对映异构－－－对映异构体和 －－－对映异构体 映异构体 观察如下模型将发现: 观察如下模型将发现: 这两个模型化合物互为实物和 镜像, 但它们不能重合. 镜像, 但它们不能重合. 这种互为实物和镜像的关系, 称为对映异构体。 这种互为实物和镜像的关系, 称为对映异构体。
HO H
2 3 4
H Cl -
H Cl
2 3 4
H
COOH
COOH
COOH
COOH
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
1
2
2
C: C: OH Cl CHClCOOH COOH
3
COOH CHOHCOOH
4
3
投影式
Fischer投影式 投影式
处理Fischer投影式的注意事项 处理Fischer投影式的注意事项 Fischer
在平面上旋转180 180° 构型不变。 1. 在平面上旋转180°，构型不变。
C 2H O H O H C 3 H
180
C 3 H H O H C 2H O
相 同
在平面上旋转90 90° 270° 2. 在平面上旋转90°或270°， 得到对映体
手性分子具有旋光性 旋光性， 旋光性物质。 手性分子具有旋光性，是旋光性物质。
旋光度：旋光性物质使偏振光旋转的角度， 旋光度：旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为 旋光度， 表示。 旋光度，以“α”表示。
时 顺 针 右 ， “ d ” 或“ + ” 表 。 旋 以 示 其 光 向 旋 方 时 逆 针 左 ， “ l ” 或“ ” 表 。 旋 以 示
COOH COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
也把实物和镜像不能重合的现象称为手性。 也把实物和镜像不能重合的现象称为手性。 手性 具有手性的分子叫手性分子（或者说： 具有手性的分子叫手性分子（或者说：不能与其镜 手性分子 象叠合的分子为手性分子）。 象叠合的分子为手性分子）。 注意： 注意： 任何化合物都有镜像 镜像， 任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能 重合。如果实物和它的镜像能重合， 重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一 物质，是非手性的，无对映体。 物质，是非手性的，无对映体。
对 体 映
取代基互换位置偶数次， 5. 取代基互换位置偶数次，构 型不变。 型不变。
C 2H O H O H C 3 H 互 偶 次 换 数 取 基 置 代 位 C 2H O H O C 3 H H
对映异构体的特点： 对映异构体的特点：
1 2 3 结构： 结构：镜影与实物关系 内能：内能相同。 内能：内能相同。 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 性环境中有区别。 性环境中有区别。 4 旋光能力相同，旋光方向相反。 旋光能力相同，旋光方向相反。
(R)-(-)-乳酸 乳酸 mp 53oC [α]D = -3.82 α 15
一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体； 一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体； 平面偏振光向右旋 右旋体 另一个可使平面偏振光向左旋，称为左旋体。 另一个可使平面偏振光向左旋，称为左旋体。 平面偏振光向左旋 左旋体 二者旋转角度相同。因此对映异构也叫做旋光异构。 二者旋转角度相同。因此对映异构也叫做旋光异构。
对映异构体的每一个都具有手性
OH C H 乳酸 CO2 H HO2 C CH3 镜象 CH3 实物 OH C H
OH CH3 CHCO2 H
手性分子肯定有对映异构体
对映异构体的性质
COOH C CH3 OH H NhomakorabeaCOOH H HO C CH3
(S)-(+)-乳酸 乳酸 mp 53oC [α]D = +3.82 α 15
相 同
构型标记法－ 构型标记法－相对构型与绝对构型
CHO H OH CH2OH HO CHO H CH2OH
D-(+)-甘油醛 甘油醛
L-(-)-甘油醛 甘油醛
以甘油醛为基础，通过化学方法合成其它化合物， 以甘油醛为基础，通过化学方法合成其它化合物，如果与手 性原子相连的键没有断裂，则仍保持甘油醛的原有构型。 性原子相连的键没有断裂，则仍保持甘油醛的原有构型。例
pKa=3.83(25oC)
构型的表示法 Fischer 投影式
H
COOH
COOH
OH
H
C CH3
OH
C H3
立体结构
COOH H C CH3 OH
锲形式
COOH H OH CH3
横向基团位于平面的前方 横向基团位于平面的前方 位于平面的 竖向基团位于平面的 位于平面的后方 竖向基团位于平面的后方
5.2 手性分子的分类及情况分析
5.2.1 含一个手性碳原子的化合物 5.2.2 含二个或多个手性碳原子的化合物 5.2.3 不含手性碳原子的化合物
5.2.1含一个手性碳原子的化合物 5.2.1含一个手性碳原子的化合物
对映体和外消旋体 旋光异构体的表达方式——Fischer投影 Fischer投影 旋光异构体的表达方式 Fischer 式 相对构型和绝对构型 旋光异构体的命名
对映体和外消旋体
还以乳酸为例，它含有一个手性碳原子， 还以乳酸为例，它含有一个手性碳原子，有 手性，具有旋光性，有一对对映体。 手性，具有旋光性，有一对对映体。发酵得到的 乳酸是左旋的， 乳酸是左旋的，其比旋光度为 [α ]D = −3.8o ，肌肉
20
运动产生的乳酸是右旋的， 运动产生的乳酸是右旋的，其比旋光度为 +3.8o 。 从酸奶中得到的乳酸无旋光性， 从酸奶中得到的乳酸无旋光性，它是等量的左旋 乳酸和右旋乳酸的混合物， 外消旋体 常用 常用± 乳酸和右旋乳酸的混合物，叫外消旋体(常用±或 dl表示 。外消旋体是混合物。 表示)。外消旋体是混合物。 表示
λ 为旋光仪使用的光源的波长 通常用钠光，以D表示 。 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光 通常用钠光， 表示)。 表示
比旋光度表示 ： 盛液管为1分米长 被测物浓度为1g/ml时的 分米长， 比旋光度 表示： 盛液管为 分米长 ， 被测物浓度为 表示 时的
旋光度。 旋光度。
1、手性和手性分子 、 (或旋光性 实物与其镜像不重合的特性 与其镜像不重合的特性——手性或旋光性） 实物与其镜像不重合的特性 手性或旋光性） 实物与其镜像重合的特性 实物与其镜像重合的特性——非手性 非 与其镜像重合的特性 具有手性的分子－ 具有手性的分子－手性分子 2、分子的手性与对称性 、 分子是否有手性, 与分子的对称性 对称性相关 分子是否有手性 与分子的对称性相关 分子对称性 a.对称中心 对称中心 分子无对称中心或对称面/轴 相应分子有 ①分子无对称中心或对称面 轴，相应分子有手性 b.对称面 对称面 分子有对称中心或对称面/轴 相应分子无 ②分子有对称中心或对称面 轴，相应分子无手性 c.对称轴 对称轴
1、对称因素 、
(1). 对称面
：
Cl H H Cl
H C H Cl Cl
(2). 对称中心
若分子中有一点，通过该点画任何直线， 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果 在离此点等距离的两端有相同的原子， 在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为 分子的对称中心。 分子的对称中心。
H H3C H H H H H CH3
但旋光度“ 受温度、光源、浓度、 但旋光度“α”受温度、光源、浓度、管长等许多因素 的影响，为了便于比较，常用比旋光度 来表示 比旋光度[ 来表示： 的影响，为了便于比较，常用比旋光度 α]来表示：
[α ]λ
t
=
α
ρ× l
式中： 为旋光仪测得试样的旋光度； 式中： α 为旋光仪测得试样的旋光度； ρ 为试样的质量浓度，单位 g . ml−1; 为试样的质量浓度， l 为盛液管的长度，单位 dm 。 为盛液管的长度， t 测样时的温度。 测样时的温度。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛
D-(-)-乳酸 乳酸
R / S标记法 标记法
OH OH
C2H5 H H CH 3
CH 3 C2H5
R
S
CHO CHO H OH CH 2 OH H
H OH HO
CHO
R
CH 2 OH
H CO H 2 H O H CH 3 270 O H H 2C O H 对 体 映 CH 3 90 CH 3 CO H 2 O H
离开平面翻转180 180° 3. 离开平面翻转180°，得到对映 体。
CO H 2 H O H CH 3
翻 180 转 H O
CO H 2 H CH 3
对 体 映
取代基互换位置奇数次， 4. 取代基互换位置奇数次，得到对 映体。 映体。
CH 2 5 O H C 3 H (R )-2-丁 醇 H O
CH 2 5 H C 3 H (S)-2-丁 醇
3.2.2 含2个或多个手性碳原子的化 合物
1. 手性碳原子不同 2. 手性碳原子相同或相象
1. 含两个不同手性碳原子化合物的对映异构
1
HO Cl
2 3 4
H H -
H H
2 3 4
Cl
CH 2 OH
C O H
C O H H O H C 2O H H L −)-甘 醛 -(− 甘 油
相对构型
H
O H C 2O H H
D -(+)-甘 醛 甘 油
C O H H O H C 2O H H
(R)(R)-甘油醛
H O -
C O H H C 2O H H
(S)(S)-甘油醛
绝对构型
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型 标记的是相对构型， 标记的是相对构型 标记的是绝对构型
第五章 立 体化学
Sterochemistry
一、对映异构和非对映异构－－－对映异构体和非对 对映异构和非对映异构－－－对映异构体和 －－－对映异构体 映异构体 观察如下模型将发现: 观察如下模型将发现: 这两个模型化合物互为实物和 镜像, 但它们不能重合. 镜像, 但它们不能重合. 这种互为实物和镜像的关系, 称为对映异构体。 这种互为实物和镜像的关系, 称为对映异构体。
HO H
2 3 4
H Cl -
H Cl
2 3 4
H
COOH
COOH
COOH
COOH
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
1
2
2
C: C: OH Cl CHClCOOH COOH
3
COOH CHOHCOOH
4
3
投影式
Fischer投影式 投影式
处理Fischer投影式的注意事项 处理Fischer投影式的注意事项 Fischer
在平面上旋转180 180° 构型不变。 1. 在平面上旋转180°，构型不变。
C 2H O H O H C 3 H
180
C 3 H H O H C 2H O
相 同
在平面上旋转90 90° 270° 2. 在平面上旋转90°或270°， 得到对映体
手性分子具有旋光性 旋光性， 旋光性物质。 手性分子具有旋光性，是旋光性物质。
旋光度：旋光性物质使偏振光旋转的角度， 旋光度：旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为 旋光度， 表示。 旋光度，以“α”表示。
时 顺 针 右 ， “ d ” 或“ + ” 表 。 旋 以 示 其 光 向 旋 方 时 逆 针 左 ， “ l ” 或“ ” 表 。 旋 以 示
COOH COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
也把实物和镜像不能重合的现象称为手性。 也把实物和镜像不能重合的现象称为手性。 手性 具有手性的分子叫手性分子（或者说： 具有手性的分子叫手性分子（或者说：不能与其镜 手性分子 象叠合的分子为手性分子）。 象叠合的分子为手性分子）。 注意： 注意： 任何化合物都有镜像 镜像， 任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能 重合。如果实物和它的镜像能重合， 重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一 物质，是非手性的，无对映体。 物质，是非手性的，无对映体。