第九章 对映异构体
对映异构的例子
对映异构的例子
对映异构体是指具有相同分子式、相同结构式、但空间构型不同的分子。
它们在化学和生物学领域都非常重要。
一个常见的对映异构体的例子是草酸的左右手异构体。
草酸的分子式为C2H2O4，但它存在两种空间构型：左草酸和右草酸。
它们的结构式相同，但是它们的构象在空间中是镜像对称的。
这种对称性使得它们不能通过旋转或转动来重叠，就像我们的左手和右手一样。
左草酸和右草酸的物理和化学性质都不同，这是因为它们的空间构型不同。
另一个例子是双氧水的左右手异构体。
双氧水的分子式为H2O2，但它也存在左右手异构体。
这两种异构体的物理和化学性质也不同，因为它们的空间构型不同。
在生物学中，对映异构体也非常重要。
例如，我们的身体只能利用天然氨基酸，它们都是左旋构型的。
但是，合成的氨基酸可能是左右手异构体的混合物，右旋构型的氨基酸被称为对映异构体，它们通常不被我们的身体所利用，甚至可能对我们造成伤害。
这是因为我们的身体和天然氨基酸有特定的适配性，只有适配的氨基酸才能被身体利用。
对映异构
有机化合物的同分异构构造异构是指分子式相同，而分子中原子相互连接的次序不同的一种异构现象，包括碳胳异构、位置异构和官能团异构。
构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同引起的异构现象称为立体异构（stereoisomerism ）。
分子中原子在空间的不同排列方式形成了不同的构型或构象，所以立体异构又分为构型异构与构象异构。
例如顺-2-丁烯与反-2-丁烯这种顺反异构即属于构型异构，丁烷的不同构象和环已烷的不同构象都属于构象异构 构型异构不仅包括顺、反异构，对映异构也属于构型异构，对映异构的分子式相同，构造也相同，只是构型不同。
现在可以把异构现象归纳为：顺反异构由于双键不能自由旋转，所以当两个双键碳原子各连有两个不同的原子或基团时，可能产生两种不同的空间排列方式。
例如2-丁烯：(I) 顺-2-丁烯 (II) 反-2-丁烯（沸点3.7 ℃） （沸点0.88 ℃）两个相同基团（如I 和 II 中的两个甲基或两个氢原子）在双键同一侧的称为顺式，在异侧的称为反式。
这种由于分子中的原子或基团在空间的排布方式不同而产生的同分异构现象，称为顺反异构，也称几何异构。
通常，分子中原子或基团在空间的排布方式称为构型，因此顺反异构也是构型异构，它是立体异构中的一种。
需要指出的是，并不是所有的烯烃都有顺反异构现象。
产生顺反异构的条件是除了σ键的旋转受阻外（双键或环），还要求两个双键碳原子上分别连接有不同的原子或基团。
也就是说，当双键的任何一个碳原子上连接的两个原子或基团相同时，就不存在顺反异构现象了。
例如，下列化合物就没有顺反异构体。
构象异构同分异构构型异构顺反异构对映异构立体异构构造异构碳架异构官能团异构位置异构互变异构C=CCH 3CH 3H HHHCH 3CH 3C=CC=C C=C aa a bbca a当与双键相连的两个碳原子上连有相同的原子或基团时，例如上面的(I)和(II)，可采用顺反命名法。
两个相同原子或基团处于双键同一侧的，称为顺式，反之称为反式。
对映异构体名词解释
对映异构体名词解释
对映异构体是指分子结构中的两个非重合的镜像图像，它们不能通过旋转或平移使其重合。
分子中的原子排列方式是对称的，但它们在空间中的排列却是非对称的。
对映异构体的存在是由于手性中心的存在，手性中心是指分子中存在一个对称中心，这个中心在分子中存在的原子按照一定的排列方式组成。
对映异构体的性质十分重要，因为它们之间的化学和物理性质可能会有很大的差异，对映异构体之间的反应选择性也可以不同。
在药物开发和合成中，对映异构体的选择性可能会对其治疗效果产生影响，因此药物研究人员通常会针对不同对映异构体进行研究，以找到最优的药物分子结构。
在实践中，对映异构体也有广泛应用。
例如，农药领域中，对映异构体的性质差异会对其杀虫效果产生影响；化妆品中也常常使用对映异构体来获得更好的效果。
此外，在化学反应中，对映异构体的选择性也可以影响反应的结果。
因此，对映异构体具有非常重要的理论和实际意义。
对映异构体
C
c
d
R型
S型
a>b>c>d
一些手性化合物命名举例：
通过Fischer投影 式判断R，S构型：
横顺S；横逆R 竖顺R；竖逆S
第五节 含有两个手性碳原子的化合物
一、二个手性碳不同的分子
非对映异构体是立体异构体，但又不是镜像关系。 非对映体的比旋光度不同，熔点、沸点、溶解度、相 对密度、折射率等物理性质也很不同，化学性质虽然相 似，但也不完全相同，如反应速度有差异。 异构体数目为2n ，含两个不同的手性碳时 22 = 4。 异构体的名称
Br
Br C
+
C
H CH3
翁离子 溴钅
H Br
H CH3 + CH3
H Br H Br CH3
CH3
CH3 Br H Br H CH3
CH3 H Br Br H CH3
若按碳正离子历程，则顺式加成和反式加成产物应各占一 半，即产物中有一半为内消旋体，这与实验事实不符。
H C CH3
Br－
H C CH3
Br2
CH3 Br H Br H CH3
meso
按顺式加成或反式加成，所得到的产物是不同的。
H C CH3
顺式加成
H C CH3
H
Br2
CH3 Br +
H Br H
Br CH3
H Br
CH3
CH3
CH3 CH3 H ≡ H Br Br Br H Br H CH3 CH3
meso
H C CH3
反式加成
二、连苯型化合物
a c c a
b
d
d
b
当(a+c)及(b+d)的半径大于0.29nm时，苯环绕单键的 旋转受到阻碍，整个分子没有对称面和对称中心，有对 映异构。
高职高专化学教材编写组 有机化学 内部课件 对映异构
第九章 对映异构 若被测物质是纯液体，则按下式进行换算。式中： ρ——液体的密度。
因偏振光的波长和测定时的温度对比旋光度也有影响， 故表示比旋光度时，还要把温度及光源的波长标出，将温 度写在[α]的右上角，波长写在右下角，即 。溶剂对 比旋光度也有影响，故也要注明所用溶剂。例如某物质的 比旋光度为： （C,1,CH3OH），这说明该物质的 比旋光度为右旋98.3，测定时的温度为20℃，使用D钠光， 溶剂为甲醇，溶液浓度为1%。
第九章 对映异构 用费歇尔所表示的旋光异构体的构型，用R-S标记法来标 记其构型时，要注意手性碳原子所连的四个原子（基团）并 非共平面，而是横线上的基团在平面上方（前方），竖线上 的基团在平面下方（后方）。例如下列旋光异构体的构型可 用上述原则进行标记：
利用简易方法标记手性碳原子时，将四个原子（基团） 视为在同一平面上，按优先次序排列四个原子（基团）的优 先次序，若最小基团在横线方向上，那么另外三个原子（基 团）
上图是乳酸构型的透视式。词中表示法中，手性碳原子 也是在纸面上，用实线相连的原子或基团表示处在纸平面上； 用楔形线相连的原子或基团表示处在纸面的前面，用虚线相 连的原子或基团表示出在纸平面后面。这种表示法清晰、直 观，但书写较麻烦。
第九章 对映异构 3.费歇尔投影式 3.费歇尔投影式 费歇尔投影结构式书写方法。这种投影式是按照碳的四 面体结构，按规定的原则将分子结构投影到平面上，用所得 到的平面投影式来表示分子的立体结构。其书写规则为： 将手性碳原子和其四个价键用“+”表示，主碳链表示为 垂直的“直链”，并将命名时编号较小的末端碳原子置于上 方，序号较大的末端碳原子置于下方，横线上的价键表示在 平面后方、竖线上的价键表示在平面前方的化学键，如乳酸 用费歇尔投影式可表示为：
有机化学基础知识点对映异构体的概念和性质
有机化学基础知识点对映异构体的概念和性质有机化学基础知识点——对映异构体的概念和性质有机化学是研究有机化合物的合成、结构、性质和反应机理的学科。
在有机化学中，对映异构体是一个重要的概念。
对映异构体是指具有相同分子式和相同连接方式的有机化合物，在空间结构上不可互相重叠的立体异构体。
对映异构体的存在使得有机化合物的空间构型具有多样性，对于理解有机化合物的性质和反应机理具有重要意义。
对映异构体的概念可以通过手性的概念来理解。
手性是一个物体或分子无法与其镜像重叠的性质。
简单来说，手性就是“左手无法与右手重合”。
在有机化学中，手性主要表现为空间的非对称性。
一个手性化合物可以存在两种非对称的空间构型，分别称为对映体。
对映体的非对称碳原子被称为手性中心。
对映异构体的性质主要表现在光学性质和化学性质上。
首先是光学性质。
对映异构体表现出的光学活性是其最重要的性质之一。
光学活性是指对偏振光产生旋光现象的能力。
在化学性质中，对映异构体可以与其他化合物发生不对称反应，形成对映选择性的产物。
其次是化学性质。
对映异构体在与其他化合物发生反应时，由于立体结构不同，其反应性质也可能不同。
有时，一种对映体可以表现出比另一种对映体更强的活性或选择性。
这种差异使得对映异构体在药物合成、天然产物的结构确认等领域具有重要意义。
由于对映异构体的重要性，对映异构体的分离和鉴定成为有机化学的研究重点之一。
常见的对映异构体的分离方法包括手性柱层析、手性计算机辅助合成和手性液相色谱等。
鉴定对映异构体常常借助于一些化学工具和方法，如核磁共振和X射线晶体衍射技术。
总之，对映异构体是有机化学中的重要概念。
理解对映异构体的概念和性质对于深入研究有机化合物的结构和性质具有重要意义。
通过有效的分离和鉴定方法，可以更好地利用对映异构体的性质，用于药物合成、催化剂设计等领域的研究。
对映异构体
H
C H 2C H 3
H
R
C 6H 5 H 3C H
R
H H 3C
R
C H 2C H 3
S
CH
CH2
S
C H (C H 3)2
H CH a
3
OH
HO CH
镜 面
3
H
H HO CH CH
3 3
OH H
b
不 能 重 叠
手性碳原子:与4个不同的原子或原子团相连的碳原子。 a与b代表两种不同的手性分子，分子 组成和结构式相同，但构型不同，呈 手性分子:实物和镜像不能重合的分子，凡具有手性的分 实物和镜像关系，称为对映异构体。 子就有旋光性。 旋光性刚好相反。
左旋体（用l or –表示）。旋光度用α 表示。
9.1.2 旋光仪和比旋光度
1．旋光仪
它由一个光源，两个棱镜（起偏镜和检骗镜）组成， 两个棱镜之间是一盛有待测旋光性物质的管子。
§9.2.3 手性分子和对映异构
比较下列图中的对映异构关系
* C H 3C H C O O H OH 乳酸
只含1个手性碳原子的分子一定是手性分子，有旋光性； COOH 含2个手性碳原子的分子不一定是手性分子。 COOH COOH COOH
子序数，原子序数大者优先。对于同位素，
质量大者优先。 例：-I ＞ -Br > -Cl > -OH > -CH3 > -H
（2）当直接和手性碳原子相连的原子相同时，
可再比较第二个原子；如果第二个原子有几个， 只要其中一个的原子序数最大则优先。当第二个 原子又都相同时，则可再比较第三个原子，余此 类推。例如：
对映异构是一种立体异构 ，物质的生理活 性，药物的药理作用与对映异构有关。
对映异构体的定义
对映异构体的定义映异构体（Isomerism）是一种结构性化学术语，定义为两种具有相同分子式但结构完全不同的物质形式。
映异构体中，各分子含有相同数量和类型的原子，但所有原子的排列方式是不同的，这就使得它们具有不同的性质和价态，其中某些映异构体可能具有极不同的物理和化学行为。
映异构体是分子和非零维空间结构的重要类型，映异构体可能在同一物质的固体、液体和气体状态中存在。
一般来说，映异构体的形成是由四个主要要素决定的：化学键、多角度旋转、共轭键和空间键。
化学键是指原子间原子引力以及原子之间电子共享或转移所形成的化学连接；多角度旋转是指原子在区分映异构体中的定位；共轭键描述了一组不同的原子，这些原子之间的连接由于空间排列形成了共轭的结构，比如环状结构；空间键是指原子之间由于形状定向性形成的空间结构，它是属于映异构体中的关键因素。
映异构体的种类非常多，其中最常见的有绝对映异构体、相对映异构体和失活映异构体。
绝对映异构体是指两种物质性质完全不同，分子结构完全不同的物质；相对映异构体是指分子结构相同，但具有不同的物理性质，比如熔点、沸点、稳定性等；失活映异构体是指具有不同反应性质的物质，其化学稳定性不同，可以在立体化学的环境中形成不同的反应。
映异构体具有许多独特的特点，它们是为大量化学反应提供重要信息的有用工具。
在生物中，映异构体的研究有助于理解生物体的行为，因为不同构象的映异构体可以在发生化学反应时表现出不同的空间结构。
而且在药物研究中，映异构体也可以提供重要信息，从而有助于设计新药以及改善现有药物的性能。
映异构体的发现使结构性化学变得更加丰富多彩，目前已经发现的映异构体数量超过一万种，且数量仍在不断增加。
随着科学技术的进步，人们对映异构体的认识更加深入，其应用于物理学、化学、生物学和药物学等诸多领域也越来越广泛，在影响着现代科技发展。
【结论】映异构体是化学键、多角度旋转、共轭键和空间键四个要素决定的一种结构性化学术语，表现为两种具有相同分子式但结构完全不同的物质形式。
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例
CHO H OH CH2OH HO
CHO H CH2OH
H
H
CHO CH2OH
OH
HO
CHO CH2OH
Fisher 投影式的纸面操作 CHO H OH CH2OH 90o 顺时针 OH CH2OH 180o
CHO OH CH2OH H CH2OH HO CHO HO CH2OH H CHO
H CH2OH CHO
9.4 具有两个手性中心的对映异构
两个不同的C*
对映异构体数 1 2 A+ B+ C* 对映异构体数 2 4 A+ B+ AB-
C* （不同） AB-
3 C* n C*
8
？
Cl OH HOOCCHCHCOOH
COOH H H OH Cl COOH HO Cl COOH H H COOH HO H
CH 3 CH 3
Cl C2 H5
H
H C2 H5
Cl
[α ]λ = 手性物质：旋光性，旋光度，比旋光度。
手性分子
t
α
c⋅l
它们对平面偏振光的作用不同：一个可使平面偏振光向右旋， 称为右旋体；另一个可使平面偏振光向左旋，称为左旋体。 二者旋转能力相同，但方向相反。因此对映异构也叫做旋光 异构 通常用“+”表示右旋，用“－”表示左旋。
HO CHO
H
H
9.3 构型和标记法
1. D，L标记（命名）法 费舍尔: 以（+）-甘油醛的构型为标准来标记其它与甘 油醛相关联的手性化合物相对构型的一种方法，称为 D/L标记法。规定：(＋)-甘油醛定为 D-型 。 甘油醛：CHO-CH（OH）-CH2OH CHO CHO H OH CH2OH D-甘油醛 羟基在右边 D-（+）-甘油醛 右旋 HO H CH2OH L-甘油醛 羟基在左边 L-（-）-甘油醛 左旋 例
CHO （1）基团先排序，M为最小基。 （2）沿C* M方向观察其他三基团 H OH CH2OH
由大到小的排列次序，顺时针排 列为R型，反则S型。 OH > CHO > CH2OH > H
H
CHO
CHO CH2OH
OH
H OH
CH2OH
（）
(R)-（+）-甘油醛
说明：（1）Fisher 投影式中，最小基团M在底 部，可以直接观察确定R、S构型。 （2） R，S与旋光性无关。 对映体性质：仅在手性环境中有区别。
第九章 对映异构体
对映异构体：两分子结构能以平面镜对称，却不能重 叠。
H H H H
H
H H
H H
H
HO
CH2Cl CH3
ClH2C H3C
OH
Mirror
Mirror
立体异构体：构型异构体，构象异构体。 对映异构体，非对映异构体。 例
9.1 手性和对称性
1. 手性 分子与其镜像不能叠合的性质叫做“手性”
Cl
Cl
Cl H，F
作业
2 4
Cl Cl Cl Cl
AACOOH OH H COOH
酒石酸
内消旋体 (m, RS-SR) 外消旋体 (RR-SS)
9.5 手性中心的产生
1. 第一手性中心的产生 CX2YZ 前手性碳 2. 第二手性中心的产生 CH3C*H(Cl)CH2CH3 SRSS：SR = 29：71 RR：RS = 29：71 CXMYZ
H Cl CH3 R CH3 Cl CH3 Cl H R CH3 S
CH3 Cl 四面体式 CH2CH3 CH3 Cl H H H H
CH3 Cl CH2CH3 CH3 Cl
球棒模型 C2H5 C2H5
透视式
CH 3 CH 3
Cl C2 H5
H
H C2 H5
Cl
Fisher 投影式
Fisher 投影式：（用平面形式表示立体模型）用十字交叉 线表示手性碳结构，交叉点为手性碳原子，碳原子在纸面 上，横线连的两个基在纸面上方，竖线连的两个基在纸面 下方；含碳基团在上下两端，编号小的在上端。 CHO-CH（OH）-CH2OH CHO H OH CH2OH HO CHO H CH2OH
COOH H OH CH2OH 注： （1）D，L与旋光性无关 D-（-）甘油酸 （2）左右旋由实验测定 （3）其他物质构型与甘油醛关联（相对构型）。 （4）绝对构型 1951，Bijvoet, X-ray, 右旋酒石酸铷钠， D-甘油醛为右旋。
HO CH 3 H COOH
I Br Cl H
例
2. R, S标记法
2. 对称性 对称轴，对称中心，对称面。 手性分子无对称中心和对称面。
CH2 =CHCl OH CH3 CH CHO
COOH HO C H HO C H COOH
CH3 F
CH3
F
F
CH3 CH
3
F
9.2 具有一个手性中心的对映异构
1. 立体模型的表示
CH3CH(Cl)CH2CH3 Newman 投影式 Cl Cl CH3 CH3 近碳 远碳 CH3 CH3 立体透视式
2-羟基-3-氯丁二酸
COOH H Cl COOH H Cl
COOH OH H COOH
（2S，3S） 非对映体 非对映体：一般性质不同
RS
不是实物与镜像关系
两个相同的C*
C1 C2
COOH H H OH OH COOH HO HO
A+Biblioteka A+AA+
COOH H H COOH HO H
A+ ACOOH H OH COOH H HO
CH3
CH3
第一个手性中心产生时，得外消旋体。 手性分子第二个手性中心产生时，得不等量的非 对映体。
9.6 不含手性中心的化合物的对 映异构
1. 丙二烯型
CH3
H
CH3
H
C
CH3
C
C
H H
C
C
C
CH3
CH3
H
C
H
C
C
CH3
2. 联苯型
Br Br Br Br
Cl
Cl H
Cl Cl H
Br Cl
Br