有机化学课件6-对映异构
对映异构学习课件
对映体 旋光 mp 53℃ 基本相同
各自发挥其左右 旋体的生理功能
三、对映体构型的表示方法
1.构型的表示方法
对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔
（E·Fischer）投影式表示。
式表示：
投影原则：
1° 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平 面。
2° 横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的前面，竖线表示
指向纸平面的后 面。
3° 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原 子写
在竖线上 端。
使用费歇尔投影式应注意的问 题：
a 基团的位置关系是“横前竖后 ”。
b 不能离开纸平面翻转180°；也不能在纸平面上旋转90°
或270°与原构型相比。
c 将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构 型。
2. 判断不同投影式是否同一构型的方法 ：
（1）将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构 型。
（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。
（3）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对 调奇
第六章 对映异构
Chap. 6 Enantiomeric of organic Stereochemistry
重点讲授内容:
一、同分异构现象
二、构型异构中的顺反异构
三、构型异构中的对映异构和非对映异构
四、环烷烃的构型异构
五、潜手性中心、潜手性面与手性识别
同分异构现象
构造异构 constitutional
绕轴转动一周，就有n个形象与原形象无法区分，水有两个，氨
有三个，球体有∞个。
对映异构
第六章对映异构立体化学（stereochemistry）是一种以三度空间来研究分子结构和性质的科学,有机分子是立体的，所以在研究它时必须要有立体化学的观念。
目前已发现许多有机化合物的结构和性质一定要从它们的空间排列来解释。
正由于有机分子是立体的，所以会因它们中的各原子在空间排列位置的不同而造成异构现象--立体异构。
前面所讲的构象异构和顺、反异构都是立体异构。
可是构象异构和顺、反异构不同，构象异构可借分子中单键的旋转而互变。
因此很难分离出构象异构体，只能利用光谱分析、热力学计算、偶极矩测量以及X-光或电子衍射证明它们的存在。
而顺、反异构体的互变要通过键的断裂，比较困难，因此能得到纯的顺式异构体和反式异构体。
立体异构除了上面两种以外，这里我们介绍第三种，那就是对映异构（Enantiomerism）。
例如：当我们进行2-丁烯的水合反应时，分离到两种丁醇，它们的物理性质和化学性质基本上相同，只是在对偏振光的作用上有差异，一个使偏振光向右转（右旋体Dextrorotatory）一个使偏振光向左转（左旋体Levorotatory），转的度数基本上也相同。
它们的结构如按照平面来书写，很难看出有什么两样，都是CH3CH2CH（OH）CH3，可是在空间排列上，它们是不同的，它们互成镜象不重合，所以不是一个化合物，是构型异构体。
由于这两个异构体互相对映，故称为对映体（Enantionmers).又因为它们中的一个要使偏振光向左转，另一个使偏振光向右转，所以也常称为旋光异构体（Optical isomers）。
旋光异构现象是用偏振光来鉴别的，那么什么是偏振光？化合物的旋光性又是怎样测得的？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，它的振动方向与其前进方向垂直。
在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的平面上振动。
中心圆点"O"，表示垂直于纸面的光的前进方向，双箭头表示光可能的振动方向。
第6章.对映异构
OH CH3CHCOOH 2-羟基丙酸 (外消旋体)
(羰基处于非手性环境, a方式与b方式机会相等)
a CH3 但：CH3-C-COOH + H2N C6H5 H O 手性胺 CH3 CH3 NaBH 4 COHN C6H5 C H O b
(羰基处于手性环境, a方式与b方式机会不等)
HO CH3 C H
第三节
含手性碳原子化合物的对映异构
CO2H CO2H H H
一、含一个手性碳原子的化合物(Cabcd型)
OH 含一个手性碳原子的化合物分子中无任何对称因素，因此具有手性。 OH CH3 CH H 3 例如：乳酸 CH3 C* COOH 有一对对映体： OH
COOH H C CH3 OH HO
COOH C CH3 H
CH3CH2CH2CH3
Cl2 hv
CH3 Cl H + C2H5 50%
CH3 H Cl C2H5 50%
为什么得外消旋体？
Cl2
hv
2Cl Cl CH3CHCH2CH3 + HCl
CH3CH2CH2CH3
a H CH3 C C2H5 b Cl2
a
Cl CH3 C H C2H5 C2H5 H Cl 50%
普通光
Nicol棱晶
偏振光
即：平面偏振光只在平面偏振光的振动平面发生旋转的性质称为旋光性， 具有旋光性的物质为旋光性物质，使偏光振动平面旋转的角度 叫旋光度( angle of rotation)。 旋光度用“α”表示； 旋光仪示意图：
用“－”表示左旋( levorotarory)； “+” 表示右旋(dextrotatory) 。 旋光度与物质的浓度、盛液管长度、温度及光的波长有关。
(整理)第六章对映异构1
第六章 对映异构一、 基本内容本章从不对称物质具有旋光性的现象出发,解释了有机化学中不对称性分子产生旋光性原因。
从立体化学的角度对分子的构型进行了阐述。
介绍了各种表示构型的方法。
主要有费歇尔投影式、纽曼投影式、楔型式及锯架式。
介绍了手性的概念及如何用对称元素来判断分子有无手性及如何表示手性碳原子的方法等问题。
在此基础上,引出了对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
在前面各章的基础上强调了反应过程中的立体化学问题。
二、 重点与难点本章的重点是对所学的各种概念的理解和应用,在多做练习的基础上加深对基本内容及有关立体化学知识的理解。
包括R/S 命名法、各种表示构型的方法及相互间的转换、对称元素及其操作、反应过程中的立体化学问题及对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
难点主要体现在对立体化学的理解上。
如表示构型的方法及相互间的转换和反应过程中的立体化学问题。
三、精选题及其解6-1 某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。
（１）取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 o C 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o ,试计算该物质的比旋光度。
（２）把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。
（３）如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。
解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示：t 为测定时的温度（一般为室温,15-30 o C ）；λ为测定时的波长（一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号Ｄ表示）,在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。
（１）将旋光度α＝+2.1o 带入上式,得（２）旋光度为α＝+2.1o ＊２＝+4.1o（３）旋光度为α＝+2.1o /２＝+1.05o１ c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1 o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )6-2 将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。
有机对映异构课件
手性药物研究新进展
总结词
手性药物研究的新进展为治疗疾病提供了更多有效手段。
详细描述
随着有机对映异构体研究的深入，越来越多的手性药物被发现并应用于临床治疗。这些药物针对不同 疾病具有独特的疗效，例如抗癌药物、抗病毒药物、抗炎药物等。同时，科研人员还在不断探索新的 手性药物作用机制和靶点，为未来治疗疾病提供更多可能性。
对映选择性反应
总词
对映选择性反应是指一种手性催化剂或试剂 只与一种对映异构体发生反应的现象。
详细描述
在有机化学中，对映选择性反应是一种重要 的研究领域。通过使用手性催化剂或试剂， 可以选择性地与一种对映异构体发生反应， 从而实现特定对映异构体的合成。这种选择 性在药物合成和天然产物合成等领域具有重 要意义，因为它有助于合成具有所需立体构 型的化合物。
05 有机对映异构体的研究 进展
新合成方法研究
总结词
新合成方法在有机对映异构体研究中具有重要意义， 能够提高合成效率和选择性。
详细描述
近年来，科研人员不断探索新的合成方法，例如手性催 化剂、手性溶剂和手性源物质等，以实现高效、高选择 性地合成有机对映异构体。这些新方法不仅简化了合成 步骤，还为对映体的分离和纯化提供了便利。
02 有机对映异构体的物理 性质
旋光性
总结词
旋光性是有机对映异构体的重要物理 性质之一，是指物质对偏振光的旋转 能力。
详细描述
有机对映异构体中，手性碳原子会使 分子具有旋光性。由于对映异构体的 结构互为镜像，它们的旋光性也相反， 一个为右旋，另一个为左旋。
熔点与沸点
总结词
熔点和沸点是有机对映异构体物理性质中的重要参数，它们可以反映分子的对称 性和分子间相互作用。
04 有机对映异构体的应用
大学有机化学6对映异构
旋光 度
旋光性物质
手性分子
偏振光的振动方向 发生旋转
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6.3.1 物质对偏振光的作用
6.3.2 旋光仪工作原理示意图
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6.3.3 比旋光度
比旋光度
[ ]
l C
－样品的旋光度
C－溶液的浓度 l－ 管长
若被测物质是纯液体，则：
对称面
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对称中心：设想分子中有一个点，从分子任何一个原
子出发，向这个点作一直线，再从这个点将直线延长 出去，则在与该点前一线段等距离处，可以遇到一个 同样的原子，这个点就是对称中心。
对称中心
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交替对称轴(旋转反映轴)：设想分子中有一条直线，
当分子以此直线为轴旋转360/n后，再用一个与此直线 垂直的平面进行反映，如果得到的镜象与原来分子完 全相同，这条直线就是交替对称轴。
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R/S标记法：
COOH CH3 OH
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(R)-2-羟基丙酸
HOOC H3 C HO H
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(S)-2-羟基丙酸
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在费歇尔投影式上进行R/S标记：
小基 在横 线上
COOH H CH3 OH
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6.4 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
H
＊
H
＊
HOOC
C CH3 HO
乳酸
有机化学-对映异构
c
最小的基团d 放在竖键上.
顺时针
逆时针
基团次序为：a>b>c>d
2. 若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在横键上
—顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型为S型； 如果是逆时针方向轮转的，则为R型。 顺时针 逆时针
最小的基团d 放在竖键上.
最小的基团d 放在横键上.
基团次序为：a>b>c>d
例如：乳酸CH3CHCOOH手性碳原子的四个基团排队： OH • OH > COOH > CH3 > H.因此乳酸的两种构型可分别 如下识别和标记：
4.3.2.2 R-S标记法
R-S标记法—是根据手性碳原子所连接的四个基 团在空间的排列来标记的： (1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为： a,b,c,d。并将它们按次序规则排队。 (2)若a,b,c,d四个基团的顺序是a﹥b﹥c﹥d，将 该手性碳原子在空间作如下安排：
•把排在最后的基团d放在离观察者最远的位置，然后 按先后次序观察其他三个基团。 •即从最先的a开始，经过b，再到c轮转看。 •若轮转方向是顺时针的，则该手性碳原子的构型标记 为“R”-（“右”的意思）；反之，标记为“S”
立体异构体——分子的构造(即分子中原子相互联结
的方式和次序)相同,只是立体结构(即分子中原子在 空间的排列方式)不同的化合物是立体异构体.
• 本章主要讨论立体化学中的对映异构.
4.1 旋光性
4.1.1 偏光
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
本章目录
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 旋光性 手性 含一个不对称碳原子的化合物 含一个不对称碳原子的开链化合物 环状化合物的立体异构 构象与旋光性
有机化学上第六章-立体化学
第三十四页，共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性，但 它们有本质的不同：
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物，可拆分；
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物，不可拆分。
第三十五页，共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页，共63页。
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性：手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质〔旋光性〕
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。
• 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。
• 偏振光——只在一个平面上振动。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时，两个氢原子被取代的概率
均等，生成的对映体的量相等，产物没有旋光性，是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页，共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个＊C，可能的异构体有：
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构造异构：凡分子中原子互相连接次序的不同而产生的异 构现象称为构造异构，包括碳干异构、位置异构、官能团异构 和互变异构。
立体异构：化合物分子中原子互相连接次序相同，但空间 排列的方式不同，这种异构现象称为立体异构，包括构型异构 和构象异构。在构型异构中又包括顺、反异构和对映异构。
分子中有对称面，它和它的镜象就能够重合，分子 就没有手性，是非手性分子（Achiral molecule），因而它没有对映异构体和旋光性。
2. 对称中心（i） 某些物体或分子中有一点P，通过P点画任何直线，两端有
相同的原子，则点P称为分子的对称中心（用i表示）。如：
Ph COOH HH H F
COOH Ph
具有对称中心的化合物和它的镜象是能重合的，因此它不 具有手性。
3、对称轴 (Cn)：
Cl
H
C H
C
Cl
180° Cl
H
CC
H
Cl
一个物体或分子中如果存在一条轴线，绕这条轴线作一 定角度的旋转，这个物体或分子可以恢复与旋转前一样的形
具有手性的分子称为手性分子（Chiral molecules)
Some chiral objects in our life
手性碳原子：与四个不同的原子或基团相连接的碳原子为不 对称碳原子，这个特征碳原子称为手性中心，不对称碳原子称为 手性碳原子。
物质具有手性就有旋光性和对映异构现象，那么，物质具 有怎样的分子结构才与镜象不能重合，具有手性呢？其实，手 性分子与非手性分子的根本区别就在于分子的对称性，手性分 子是因为缺少某些对称因素，从而不能与镜像相互叠合。 下面介绍分子中常见的几种对称因素：对称面（σ）、 对称中心（i）、对称轴（Cn）、更替对称轴（Sn）。
右旋酒石酸：
（乙醇，5%）
物质的旋光性质有时也用摩尔比旋光度
，
M为该化合物的相对分子质量
第二节 对映异构现象 与分子结构的关系
一、对映异构现象的发现 １８４８年巴斯德（L.Pasteur,1822-1895),在研 究酒石酸钠铵的晶体时，发现有两种不同的晶体。
晶体特点：
（1）两种晶体互呈物体与镜像的关系 （2)其水溶液的旋光度一种为左旋，一种为右旋 （3）两种晶体的外形不对称
1.对称面（σ）：
某些物体或分子中，假如存在一个平面可以把分子分割成两 部分，而一部分正好是另一部分的镜象，这个平面就是分子的 对称面（σ）。如：
对称平面 (σ):
பைடு நூலகம்
1. 所有的原子共同处于的平面
2. 通过分子中心，且将分子平 均分成互成实物与镜象关系 的两部分的平面
水分子有几个对称面？氨分子呢？
二、旋光仪和比旋光度 1.旋光仪（polarimeter） 它的主要部分是两个Nicol棱晶，一个盛液管和一个回转 刻度盘。
旋光仪里面装有两个Nicol棱晶，起偏棱晶（B）是固定不动 的，其作用是把光源（A）投入的光变成偏振光，D是检偏棱 晶，它与回转刻度盘（E）相连，可以转动，用以测定振动平 面的旋转角度。C为待测样品的盛液管，F是观察用的目镜。
实际测定时应先旋转检偏镜，使视野中光亮度相等，得到零点。
然后放入旋光物质，视野中光亮度就变成不相等，旋转检偏镜， 使视野的亮度再变成一样，这时所得到的读数与零点之间的 差α，就是该物质的旋光度。
2.比旋光度(Specific rotation)
这里应该指出：物质的旋光度，一般是用比旋光度
（specific rotation）
不对称碳原子：这种与四个不同的原子或原子团相连的碳 原子称为不对称碳原子。通常用“*”号标出。 如：
H CH3 C* COOH
OH
乳酸
二、手性和对称因素
物质的分子和它的镜象不能重合。这和我们的左、右手一 样，虽然很相象，但不能重叠，把物质的这种特征称为手性 （或称手征性）（Chirality).
顺反异构 对映异构
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，它的振动方向与其前进方向垂直。
在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的 平面上振动。
中心圆点“O”，表示垂直于纸面的光的前进方向，双箭头表 示光可能的振动方向。
如果将普通光线通过一个Nicol棱晶，它好象一个栅栏，只允 许与棱晶晶轴相互平行的平面上振动的光线透过棱晶。这种通 过Nicol棱晶的光线叫做平面偏振光（Plane-polarzed light）简 称偏振光。
1.平面偏振光
2.旋光性 若把偏振光透过一些物质（液体或溶液），如乳酸、葡萄
糖等，能使偏振光的振动平面旋转一定的角度(α)。
这种能使偏光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。 具有旋光性的物质称为旋光物质或光学活性物质。 使偏光振动平面向右旋的称右旋体，使偏光振动平面向 左旋的称左旋体。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为 旋光度，用“α”表示。
巴斯德指出： （1）左旋和右旋异构体分子中原子在空间的排列的方式是不 对称的，它们彼此互为镜像，不能重叠。 （2）对映异构现象是由于原子在空间的不同排列引起的。
1874年随着碳原子四面体学说的提出，Van‘t Hoff指出，如 果一个碳原子上连有四个不同基团，这四个基团在碳原子周围 可以有两种不同的排列形式，即两种不同的四面体空间构型。 它们互为镜像，和左右手之间的关系一样，外形相似但不能重 合。
表示。t为测定时的温度，一般
是室温，λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm,
用符号D表示）。如：肌肉乳酸的比旋光度为
=+3.8°
发酵乳酸的比旋光度为：
=-3.8°
一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。
α：旋光度;l：盛液管的长度，单位：分米; c溶液的浓度， 单位：克/毫升。
当所测物质为溶液所用溶剂不同，会影响物质的旋光度。故， 在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称。
对映异构：分子式相同、构造式相同，构型不同且互呈镜 像对映关系的立体异构现象称为对映异构。对映异构体之间， 不能互相重叠，它们的物理和化学性质相同，但对平面偏振光 的旋光性能不同，故对映异构又称为旋光异构或光学异构。
对映异构体
构造异构（碳干、位置、官能团、互变异构）
同分同异分构异构 立体异构
构象异构 构型异构