对映异构
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第3章对映异构
有同样的生物效应
实例分析
NO2
NO2
HO １ H H ２ NHCOCHCl2 CH2OH
(-) - 1R,2R –
H OH Cl2CHCOHN H
CH2OH
(+) - 1S,2S –
氯霉素
抗菌活性 (- ) ∶ (+) = 100 ∶ 0.4
合霉素 —— 外消旋体 已淘汰
手性药物
外消旋体的拆分
COOH
HO
CH3
H
Br Cl CH3
H
(1)
COOH
H
OH
CH3
Br CH3 Cl
H
(2)
CH3 Cl Br
H
(3)
(2)=(3)=(4)
Cl
CH3
H
Br
(4)
四、构型标记法
1. D、L 标记法
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
HgO
COOH H OH
CH2OH
D-(-)-甘油酸
相对构型
名称
熔点/℃
αm
pKa 溶解度
(+)-乳酸
26
+3.8
3.76
∞
(-)-乳酸
26
-3.8
3.76
∞
(±)-乳酸
18
0
3.76
∞
3. 外消旋体无光学活性，物理性质 与纯的对映体有差异。
三、Fischer投影式
* 3
21
CH3 CH COOH 乳酸
OH
COOH
COOH
CH3
C OH
H
HO C CH3 H
CHO HO H
实例分析
NO2
NO2
HO １ H H ２ NHCOCHCl2 CH2OH
(-) - 1R,2R –
H OH Cl2CHCOHN H
CH2OH
(+) - 1S,2S –
氯霉素
抗菌活性 (- ) ∶ (+) = 100 ∶ 0.4
合霉素 —— 外消旋体 已淘汰
手性药物
外消旋体的拆分
COOH
HO
CH3
H
Br Cl CH3
H
(1)
COOH
H
OH
CH3
Br CH3 Cl
H
(2)
CH3 Cl Br
H
(3)
(2)=(3)=(4)
Cl
CH3
H
Br
(4)
四、构型标记法
1. D、L 标记法
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
HgO
COOH H OH
CH2OH
D-(-)-甘油酸
相对构型
名称
熔点/℃
αm
pKa 溶解度
(+)-乳酸
26
+3.8
3.76
∞
(-)-乳酸
26
-3.8
3.76
∞
(±)-乳酸
18
0
3.76
∞
3. 外消旋体无光学活性，物理性质 与纯的对映体有差异。
三、Fischer投影式
* 3
21
CH3 CH COOH 乳酸
OH
COOH
COOH
CH3
C OH
H
HO C CH3 H
CHO HO H
第七章对映异构
D/L法） 了解立体选择性反应和立体专一反应的概念。
2
有机分子的异构现象
通过前面的学习，可知有机化合物具有如下异构现象：
异构体（Isomers） 具有相同分子式的不同化合物
构造异构体 （Constitutional isomers） 化合物中原子的排列顺序不同
立体异构体 （Stereoisomers） 化合物中原子的排列顺序相同， 但是空间排布不同
（a）以 H 原子远离我们的眼睛,按照与碳相连的原子的原子 序数由大到小顺序进行排列,一个是顺时针方向,一个是逆时 针方向。
F H
Br Cl
Cl
H
Br
F
18
（b）交换一个异构体中任何两个原子或原子团，得到 其对映异构体，即得到的化合物原子或原子团在空间的排 列顺序与以前相反。
上面的例子说明，对映异构现象实质：是基团在空间 的不同排列所引起。但是原子或基团的不同排列与旋光 性有什么关系？如何确定每种异构体的空间排列？
H
H
其他的不存在对映异构现
H
A
象。
38
练习：判断下列化合物之间的关系：
1.
与
2.
与
3.
与
解： 1. 一对对映异构体 2. 同一化合物 3. 同一化合物
39
判断对映异构体的方法
最直接的方法是建造一个分子和它的镜像的模型。观察镜像和 分子是否重叠？
是否有对称面、对称轴或对称中心。 寻找手性碳原子（手性中心）。 （但如果有两个或两个以上的手性碳原子有例外，内消旋体）
15
1) 手性中心、 不对称碳原子
（chiral center, asymmetric carbon)
Cl
H
2
有机分子的异构现象
通过前面的学习，可知有机化合物具有如下异构现象：
异构体（Isomers） 具有相同分子式的不同化合物
构造异构体 （Constitutional isomers） 化合物中原子的排列顺序不同
立体异构体 （Stereoisomers） 化合物中原子的排列顺序相同， 但是空间排布不同
（a）以 H 原子远离我们的眼睛,按照与碳相连的原子的原子 序数由大到小顺序进行排列,一个是顺时针方向,一个是逆时 针方向。
F H
Br Cl
Cl
H
Br
F
18
（b）交换一个异构体中任何两个原子或原子团，得到 其对映异构体，即得到的化合物原子或原子团在空间的排 列顺序与以前相反。
上面的例子说明，对映异构现象实质：是基团在空间 的不同排列所引起。但是原子或基团的不同排列与旋光 性有什么关系？如何确定每种异构体的空间排列？
H
H
其他的不存在对映异构现
H
A
象。
38
练习：判断下列化合物之间的关系：
1.
与
2.
与
3.
与
解： 1. 一对对映异构体 2. 同一化合物 3. 同一化合物
39
判断对映异构体的方法
最直接的方法是建造一个分子和它的镜像的模型。观察镜像和 分子是否重叠？
是否有对称面、对称轴或对称中心。 寻找手性碳原子（手性中心）。 （但如果有两个或两个以上的手性碳原子有例外，内消旋体）
15
1) 手性中心、 不对称碳原子
（chiral center, asymmetric carbon)
Cl
H
对映异构
H
OH CH3
HO注意事项：
① 将Fischer式在纸面上平移或旋转180º (90º 的偶数倍)， 构型不变；旋转270º (90º 的奇数次)构型为对映体。
COOH H OH CH3
COOH H CH3 OH
OH
旋转180º
CH3 H HO COOH
CH3 H
19
A) 楔形透视式确定构型：
基团优先顺序：-OH > -COOH > -CH3 > -H
COOH OH H CH3 (S) -2-羟基丙酸 C
HO
COOH C H CH3
R型
当远离最小基团观察不便时, 则顺其观察其他三个 基团的平面, 规则与前相反(顺时针为S; 逆时针为R).
H COOH HO S型 CH3 C
H H
2 3 4
Br
COOH
23
2S, 3S
C. 透视图转化为 Fischer 投影式
方法: 将纸面上竖直向上的基团和伸向纸面后方的基团 写在 Fischer 投影式的竖线上, 上下关系不变; 其余两个基团写在横线上, 左右关系不变。
H HO C
S型
H
COOH CH3
HO
CH3
COOH CH3
CH3 HO C
HOOC COOH
HOOC COOH
O2N
NO2
手性分子不一定含有手性碳原子。
32
O2N NO2
33
小结：
1、理解手性、旋光性、对映异构的概念 2、熟练掌握构型的标记方法 3、熟练掌握构型式的透视式和菲舍尔投影式之间的 相互转化。 判断分子是否手性的依据：
※ 凡具有对称面、对称中心的分子，都是非手性分子。
有机化学：第七章 对映异构
CH3
（R）-乳酸
H
CH3
COOH
OH
（S）-乳酸
1. R、S 标记法
构型标记方法:
确定R和S构型的方法
• 遵循次序规则：从大到小，顺时针为R； 反时针 为S。
（R)-2-丁醇
（S)-2-丁醇
构型标记方法:
2. D、L 标记法 Fischer人为地规定右旋甘油醛的构型为D型，左旋的甘油醛的构型 为L型,其他的旋光性化合物以甘油醛为标准比较得到
R、S和 D、L以及旋光方向三者没有任何对应关系
D-（+）-甘油醛 R-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛 S-（-）-甘油醛
D-（-）-甘油酸 R-（-）-甘油酸
L-（+）-甘油酸 S-（+）-甘油酸
五、含有两个不同手性C的化合物的对映异构
手性碳原子 A
手性碳原子 B
A( R) A( S)
B( R) B( S)
对映体
同一种化合物
内消旋体
内消旋体和外消旋体都不具旋光性，但它们有着本质的不 同，内消旋体是一种纯物质。
七.环状化合物的对映异构
环状化合物的立体异构比链状化合物复杂，往往顺反异构和 对映异构同时存在
1，2-环丙烷二甲酸
顺式 mp. 139o
反式 （对映体） mp. 175o [α]D ±84.5
CH3 CC
H
CH3 C
H
CH3 CC
H
CH3
C H
CH3
但若为
CC
H
CH3 C
CH3
则无旋光性
2.螺环化合物：
Bp.128 oC d=0.8193
对映体在手性条件（手性试剂、手性溶剂、手性催化剂)下， 表现出不同的性质
（R）-乳酸
H
CH3
COOH
OH
（S）-乳酸
1. R、S 标记法
构型标记方法:
确定R和S构型的方法
• 遵循次序规则：从大到小，顺时针为R； 反时针 为S。
（R)-2-丁醇
（S)-2-丁醇
构型标记方法:
2. D、L 标记法 Fischer人为地规定右旋甘油醛的构型为D型，左旋的甘油醛的构型 为L型,其他的旋光性化合物以甘油醛为标准比较得到
R、S和 D、L以及旋光方向三者没有任何对应关系
D-（+）-甘油醛 R-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛 S-（-）-甘油醛
D-（-）-甘油酸 R-（-）-甘油酸
L-（+）-甘油酸 S-（+）-甘油酸
五、含有两个不同手性C的化合物的对映异构
手性碳原子 A
手性碳原子 B
A( R) A( S)
B( R) B( S)
对映体
同一种化合物
内消旋体
内消旋体和外消旋体都不具旋光性，但它们有着本质的不 同，内消旋体是一种纯物质。
七.环状化合物的对映异构
环状化合物的立体异构比链状化合物复杂，往往顺反异构和 对映异构同时存在
1，2-环丙烷二甲酸
顺式 mp. 139o
反式 （对映体） mp. 175o [α]D ±84.5
CH3 CC
H
CH3 C
H
CH3 CC
H
CH3
C H
CH3
但若为
CC
H
CH3 C
CH3
则无旋光性
2.螺环化合物：
Bp.128 oC d=0.8193
对映体在手性条件（手性试剂、手性溶剂、手性催化剂)下， 表现出不同的性质
对映异构又称旋光异构或光学异构
第二节对映异构对映异构又称旋光异构或光学异构，是另一种立体异构。
它与化合物的一种特殊物理性质——旋光性有关。
一、偏振光和旋光性光是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直。
普通光可以在空间各个不同的平面上振动。
如果让普通光通过1个由方解石晶体制成的尼科尔（Nicol）棱镜时，因此通过棱镜的光波只在1个平面上振动。
这种仅在某一平面上振动的光叫做平面偏振完，简称偏振光。
ca一普通光b－尼科尔棱晶c一偏振光有许多有机化合物（如乳酸、葡萄糖）具有使偏振光的振动平面发生旋转的性质，这种性质叫做旋光性或光学活性。
凡具有旋光性的物质为旋光性物质或光活性物质。
如果在2个晶轴平行的尼科尔棱镜之间放置盛液管，管内装醋酸或酒精等非旋光性物质。
则从第一个棱镜出来的偏振光，保持原来的振动平面，经过盛液管，完全通过第二个棱镜。
若管内装的是乳酸或葡萄糖等旋光性物质的溶液。
偏振光经过盛液管后，其振动平面被旋转了一定的角度，不能通过第二个棱镜要使其完全通过第二个棱镜，就必须把这个棱镜也旋转相同的角度。
第二个棱镜旋转的方向即旋光性物质的旋转方向。
能使偏振光的振动平面向右旋转（顺时针方向）的物顺时针方向）的物质，称为右旋体，用“＋”表示；向左旋转（反时针方向）的为左旋体。
用“一’表示。
例如从肌肉取得的乳酸为右旋乳酸，表示为（＋）-乳酸，而从糖发酵得到的乳酸为左旋乳酸，表示为（－）-乳酸。
旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度即旋光度，以“α”表示。
根据上述原理制成的旋光仪，可测定物质的旋光性。
二、旋光度与比旋光度物质的旋光性除与物质本身的特性有关外，还与测定时所用溶液的浓度、测定管的长度、温度、光波的波长以及溶剂的种类等因素有关。
如果把这些影响因素固定，不同的旋光性物质的旋光度各为1个常数，通常用比旋光度表示。
比旋光度和旋光度之间的关系可用下式示：αD t =C·Lα式中α——被测溶液的旋光度；C ——被测物质B 的质量浓度，单位为kg ·L —1，当测定物是纯液体时，C 为该物质的密度；L ——测定管的长度，单位为dm ；D ——钠光波长；t ——测定时的温度（℃）。
对映异构名词解释
对映异构名词解释
对映异构是指化学物质中的两种分子，它们的化学式完全相同，但是它们的空间构型却是互为镜像关系。
这种镜像关系是由于分子中的某些原子或基团的排列不同而导致的。
对映异构分子的化学和物理性质可能会有很大的差异，因为它们的空间构型不同，所以它们与其他分子的相互作用方式也会不同。
对映异构物质还会表现出一些特殊的光学性质，比如旋光性和偏振光的旋转方向等。
对映异构分子在药物化学、生物化学、环境化学等领域都有重要的应用。
在药物化学中，对映异构体常常会对药效和副作用产生巨大的影响。
因此，制药公司通常会研究和开发仅含一种对映异构体的药物，以获得更好的疗效和安全性。
在环境化学中，对映异构体也有着重要的意义。
例如，某些农药和工业污染物中含有对映异构体，这些化合物的毒性和生物降解性质都会受到对映异构体的影响。
因此，在环境监测和治理中，对映异构体的分析和鉴定也显得尤为重要。
- 1 -。
第4章对映异构
H
OH
OH
H
CH2OH
D-（+）-甘油醛
CH2OH
L-（-）-甘油醛
以甘油醛为标准物，通过合适的化学反应转化成 其它旋光性化合物，只要在反应过程中不断裂与手性 中心直接相连的化学键，所得的化合物的构型就与原 甘油醛的构型相同。
CHO
例如：
O
H
OH
COOH
H
OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CH2OH
度
温度 溶剂 光源波长
旋光管的长度
比旋光度([α]Dt表示）为使旋光度成为特征物 理常数，规定：旋光管长一分米；待测物质的浓度
1g/ml，此时所测得的旋光度，称为比旋光度。
数学表达式 [α]Dt =
α
d*l
[α] : 比旋光度(质量旋光本领) d : 质量浓度(g ·dm-3)
l : 样品管长度(dm)
所连的原子或原子团可以两两交换偶数次, 不能交换奇数次。
④固定一基团不变，其它三个基团顺时针或 逆时针转动，其构型不变。
①
180O
C2H5
90O
H
CH3
Br
Br
构
H3C
H型 不
C2H5
变
H
Br
C2H5 对
映
CH3
体
C2H5
②
离开纸平面翻转
H3C
对 H映
体
Br
③
C2H5
交换偶数次
H
CH3 交换奇数次
3.旋光性:
当平面偏振光通过手性化合物溶液，偏 振面被旋转一定的角度。物质能使平面
偏振光偏旋转的性能称为旋光性。
*手性化合物都具有旋光性。 非手性化合物无旋光性.
有机化学第6章对映异构
第3章 对映异构
光学活性、立体异构、对映体、非对映体 手性中心 绝对构型（R、S） 赤式和苏式 拆分
2020/2/25
1
构造异构
骨架异构 官能团异构 官能团位置异构
异构现象 立体异构
顺反异构 构型异构
对映异构
构象异构
2020/2/25
2
一. 对映异构现象(Enantiomerisms):
( 一） 对映异构体和手性 : 1. 对映异构体 (enantiomers):如两个分子具有对映，而不能 重叠的关系，为对映异构体。
a
d
b
c
(S)-构型 a b c 顺时针旋转
b
c
d
a
(R)-构型 a b c 逆时针旋转
最小基团在横键上
2020/2/25
35
H
H2N
CO2H CH3 S
H
HO2C H3C R
NH2
2020/2/25
36
问题 3-3 用R/S法标示下列各化合物的构型：
Cl (1) ClCH2 CH(CH3)2
CH3
2020/2/25
3
2. 有对映异构体的分子被称为手性分子 (Chiral Molecular)
I Cl C H
Br
I HC
手性分子
Cl (chiral molecule)
Br
不重合
CH3
CH3
Cl C HBiblioteka H C ClCH3
CH3
mirror
非手性分子 (achiral molecule)
重合
2020/2/25
the atoms directly attached to the stereocenter? In such a case, we
光学活性、立体异构、对映体、非对映体 手性中心 绝对构型（R、S） 赤式和苏式 拆分
2020/2/25
1
构造异构
骨架异构 官能团异构 官能团位置异构
异构现象 立体异构
顺反异构 构型异构
对映异构
构象异构
2020/2/25
2
一. 对映异构现象(Enantiomerisms):
( 一） 对映异构体和手性 : 1. 对映异构体 (enantiomers):如两个分子具有对映，而不能 重叠的关系，为对映异构体。
a
d
b
c
(S)-构型 a b c 顺时针旋转
b
c
d
a
(R)-构型 a b c 逆时针旋转
最小基团在横键上
2020/2/25
35
H
H2N
CO2H CH3 S
H
HO2C H3C R
NH2
2020/2/25
36
问题 3-3 用R/S法标示下列各化合物的构型：
Cl (1) ClCH2 CH(CH3)2
CH3
2020/2/25
3
2. 有对映异构体的分子被称为手性分子 (Chiral Molecular)
I Cl C H
Br
I HC
手性分子
Cl (chiral molecule)
Br
不重合
CH3
CH3
Cl C HBiblioteka H C ClCH3
CH3
mirror
非手性分子 (achiral molecule)
重合
2020/2/25
the atoms directly attached to the stereocenter? In such a case, we
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● 重点：
1. 对映异构概念（手性碳、对映体、外消旋体、内消旋体） 2. R/S构型的规则及标记方法 3. 各种对映体的书写方法
● 难点：
1. fischer投影式、Newman式和透视式的互换 2.环状化合物的立体异构 3.动态立体化学（亲电加成）
1
4.1 异构体的分类
构造异构 structural isomerism
5
2．物质的旋光性
● 在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
●结论：
两种化合物不是同一类物质
6
（1）能使平面偏振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性物质（也称为光活性物质）。
（2）不具有旋光性的物质叫做非旋光性物质。
● 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“α”表示。
● 分子绕中心轴旋转360 0/ n后，得到一种主体形象，然后把垂直 于此轴的平面作为镜面，得到的镜像与原分子主体形象相同，则称此 轴为n重交替对称轴－ Sn 。
H
Cl 旋转 90。
Cl
H
-H
Cl
HH
Cl
HH
H
Cl S4
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
-
H
● S1＝，S2＝і
● 有n重交替对称轴－ Sn的分子没有手性。 ● 对称分子 (Symmetric Molecules)：具有σ、i、Sn 分子。 ● 非对称分子 (Dissymmetric Molecules)：仅具有Cn的分子。
12
(3)对称轴 ( Cn ，对称操作为旋转)
● 以设想直线为轴旋转 360 0/ n，得到与原分子相同的分子，该直 线称为n重对称轴（又称n阶对称轴）。
Cl
H
C H
C
Cl
180° Cl
H
CC
H
Cl
C2
F
FB F
C3
C
C5
C
4
6
● 有对称轴的分子不一定没有手性
13
(4)交替对称轴 ( Sn，又称旋转反映轴，对称操作为旋转＋反映)
● 当C = 1 g/ml，L = 1 dm时，旋光度即为比旋光度。 ● 若所测物质为纯液体，C为液体的密度d。 ● 最常用的光源是钠光（D），λ= 589.3 nm。 ● 溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时，需注 明溶剂的名称。例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为：
[ α ]20 = +3.79 (乙醇，5%)。
的光波在各个不同的方向振动,见下图。
(a)光在纸面上波动振幅周期变化 (b)光在纸面上波动振幅 (c)光在波动时各方向振幅
4
旋光仪：
晶轴 普通光
起偏器
检偏器
平面偏振光
● 在光前进的方向上放一个（Nicol）棱镜或人造偏振片，结果只有 与棱镜晶轴平行的平面上振动的光线透过棱镜。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。
旋光性 外消旋体 不旋光 对映体 旋光
物理性质 化学性质 mp 18℃ 基本相同 mp 53℃ 基本相同
生理作用 各自发挥其左右 旋体的生理功能
15
二、旋光异构体构型的表示方法
● 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 (σ，对称操作为反映)
● 假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是 分子的对称面，例如：
● 具有对称面的分子无手性。
11
（2）对称中心 ( і ，对称操作为倒反)
● 几何异构（顺、反）：由连接在刚体结构(分子中不能自由旋转 的结构)上的原子或基团的不同空间排列引起的立体异构，室温下 容易分离。
● 构象异构：绕单键旋转，室温不易分离。 ● 旋光异构：分子不对称引起的立体异构
3
4.2 物质的旋光性
一、平面偏振光和物质的旋光性 1．平面偏振光 ● 光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。普通光
Cl HH
Cl
14
●不对称分子(Asymmetric Molecules)：不含有任何对称要素的分子。 ●手性分子一定不含有σ, i, Sn
4.4 含一个手性碳原子化合物的旋光异构
一、外消旋体
● 等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（±）来 表示。
● 外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：
D
8
4.3 对映异构现象与分子结构的关系
一、手性和对称因素 1．手性 （以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论） ● 乳酸有两种不同构型（空间排列）
COOH
HC
HO
CH3
COOH
H
OH
CH3
-
镜 子
-
COOH
H
CH3
OH
COOH
CH
H3C
OH
●二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或者说左、右手关系）。 二者无论如何也不能完全重叠。
同分异构
构象异构
isomerism
conformational isomerism
立体异构
几何异构
stereoisomerism 构型异构
geometrical isomerism
configurational isomerism 旋光异构
optical isomerism
2
● 构造异构：分子中各原子成键顺序不同。 ●立体异构：分子中各原子的成键顺序相同，但分子中各原子或原 子团在空间的排列情况不同。
9
● 与镜象不能重叠的分子，称为手性分子（Chiral molecule） ●分子的构造相同，构型不同，形成实物与镜象两种分子，称为对映 异构体（简称：对映体）。 ●对映体：成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。
二者能量相同（分子中任何两原子的距离相同）。 ●外消旋体：等量对映体的混合物。
2. 分子对称因素
● 若分子中有一点i，通过i点画任何直线，如果在离i等距离直线 两端有相同的原子或基团，则点i称为分子的对称中心。例如：
H
H
H3C
i
H
H
CH3
i
H
H
● 有对称中心的分子没有手性。
● 物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有 旋光性。
● 物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，一般具有手性， 因而有旋光性。
旋光方向
顺时针，右旋，以“+”表示 逆时针，左旋，以“-”表示
● 旋光度“α”是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因 素的影响，为了便于比较用常比旋光度[α]来表示：
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3. 比旋光度
测定温度 旋光度（旋光仪上的读数）
[α]t = λ
比选光度 波长 （钠光D)
α L * C 溶液的浓度（g/ml） 盛液长度（分米dm）
1. 对映异构概念（手性碳、对映体、外消旋体、内消旋体） 2. R/S构型的规则及标记方法 3. 各种对映体的书写方法
● 难点：
1. fischer投影式、Newman式和透视式的互换 2.环状化合物的立体异构 3.动态立体化学（亲电加成）
1
4.1 异构体的分类
构造异构 structural isomerism
5
2．物质的旋光性
● 在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
●结论：
两种化合物不是同一类物质
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（1）能使平面偏振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性物质（也称为光活性物质）。
（2）不具有旋光性的物质叫做非旋光性物质。
● 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“α”表示。
● 分子绕中心轴旋转360 0/ n后，得到一种主体形象，然后把垂直 于此轴的平面作为镜面，得到的镜像与原分子主体形象相同，则称此 轴为n重交替对称轴－ Sn 。
H
Cl 旋转 90。
Cl
H
-H
Cl
HH
Cl
HH
H
Cl S4
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
-
H
● S1＝，S2＝і
● 有n重交替对称轴－ Sn的分子没有手性。 ● 对称分子 (Symmetric Molecules)：具有σ、i、Sn 分子。 ● 非对称分子 (Dissymmetric Molecules)：仅具有Cn的分子。
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(3)对称轴 ( Cn ，对称操作为旋转)
● 以设想直线为轴旋转 360 0/ n，得到与原分子相同的分子，该直 线称为n重对称轴（又称n阶对称轴）。
Cl
H
C H
C
Cl
180° Cl
H
CC
H
Cl
C2
F
FB F
C3
C
C5
C
4
6
● 有对称轴的分子不一定没有手性
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(4)交替对称轴 ( Sn，又称旋转反映轴，对称操作为旋转＋反映)
● 当C = 1 g/ml，L = 1 dm时，旋光度即为比旋光度。 ● 若所测物质为纯液体，C为液体的密度d。 ● 最常用的光源是钠光（D），λ= 589.3 nm。 ● 溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时，需注 明溶剂的名称。例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为：
[ α ]20 = +3.79 (乙醇，5%)。
的光波在各个不同的方向振动,见下图。
(a)光在纸面上波动振幅周期变化 (b)光在纸面上波动振幅 (c)光在波动时各方向振幅
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旋光仪：
晶轴 普通光
起偏器
检偏器
平面偏振光
● 在光前进的方向上放一个（Nicol）棱镜或人造偏振片，结果只有 与棱镜晶轴平行的平面上振动的光线透过棱镜。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。
旋光性 外消旋体 不旋光 对映体 旋光
物理性质 化学性质 mp 18℃ 基本相同 mp 53℃ 基本相同
生理作用 各自发挥其左右 旋体的生理功能
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二、旋光异构体构型的表示方法
● 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 (σ，对称操作为反映)
● 假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是 分子的对称面，例如：
● 具有对称面的分子无手性。
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（2）对称中心 ( і ，对称操作为倒反)
● 几何异构（顺、反）：由连接在刚体结构(分子中不能自由旋转 的结构)上的原子或基团的不同空间排列引起的立体异构，室温下 容易分离。
● 构象异构：绕单键旋转，室温不易分离。 ● 旋光异构：分子不对称引起的立体异构
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4.2 物质的旋光性
一、平面偏振光和物质的旋光性 1．平面偏振光 ● 光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。普通光
Cl HH
Cl
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●不对称分子(Asymmetric Molecules)：不含有任何对称要素的分子。 ●手性分子一定不含有σ, i, Sn
4.4 含一个手性碳原子化合物的旋光异构
一、外消旋体
● 等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（±）来 表示。
● 外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：
D
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4.3 对映异构现象与分子结构的关系
一、手性和对称因素 1．手性 （以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论） ● 乳酸有两种不同构型（空间排列）
COOH
HC
HO
CH3
COOH
H
OH
CH3
-
镜 子
-
COOH
H
CH3
OH
COOH
CH
H3C
OH
●二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或者说左、右手关系）。 二者无论如何也不能完全重叠。
同分异构
构象异构
isomerism
conformational isomerism
立体异构
几何异构
stereoisomerism 构型异构
geometrical isomerism
configurational isomerism 旋光异构
optical isomerism
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● 构造异构：分子中各原子成键顺序不同。 ●立体异构：分子中各原子的成键顺序相同，但分子中各原子或原 子团在空间的排列情况不同。
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● 与镜象不能重叠的分子，称为手性分子（Chiral molecule） ●分子的构造相同，构型不同，形成实物与镜象两种分子，称为对映 异构体（简称：对映体）。 ●对映体：成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。
二者能量相同（分子中任何两原子的距离相同）。 ●外消旋体：等量对映体的混合物。
2. 分子对称因素
● 若分子中有一点i，通过i点画任何直线，如果在离i等距离直线 两端有相同的原子或基团，则点i称为分子的对称中心。例如：
H
H
H3C
i
H
H
CH3
i
H
H
● 有对称中心的分子没有手性。
● 物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有 旋光性。
● 物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，一般具有手性， 因而有旋光性。
旋光方向
顺时针，右旋，以“+”表示 逆时针，左旋，以“-”表示
● 旋光度“α”是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因 素的影响，为了便于比较用常比旋光度[α]来表示：
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3. 比旋光度
测定温度 旋光度（旋光仪上的读数）
[α]t = λ
比选光度 波长 （钠光D)
α L * C 溶液的浓度（g/ml） 盛液长度（分米dm）