第五章旋光异构详解
合集下载
5旋光异构
构型标定实例
OH>COOH>CH3
COOH
COOH
HO
H
HO
CH3
CH3
"H"在横向 OH/COOH/CH3顺时针 变"S": (S)-2-羟基丙酸 （S）-(+)-乳酸
H
"H"在纵向 OH/COOH/CH3逆时针 不变"R": (R)-2-羟基丙酸 （R）-(－)-乳酸
简便方法：
① 手型规则：最小基团在那一侧，就用那只手。食指代表
❖原子序数相同时，则依次比较第二个原子的原子序数， 第二个相同时，再比较第三个，依此类推。
—CH(CH3)2 > —CH2CH2CH3
❖双键或三键，当作两个或三个单键看待。
CH CH2 看作
C
CC H
CH CH2 > CH2CH3
C CH 看作
C
CC C
C CH > CH(CH3)2
❖在同等的情况下，有不饱和键的优先。
横键的基团，中指代表竖键上方的基团，拇指代表竖键下方的
基团。把手转向自己，手腕则是离自己最远的最小基团。食指、
中指、拇指所代表的基团按由大到小的顺序顺时针构型为R，
逆时针为S。
最小基团在右侧，用右手。
例：
中指
基团由大到小的顺序为：
食指
CH3 HO H
C2H5
OH—— C2H5 —— CH3 食指—— 拇指—— 中指 顺时针：构型为R。
CH3
。
旋转180
C2H5
H
OH
HO
H
C2H5
CH3
（2）若将其中一个投影式在纸平面上旋转90° （顺时针或逆时针旋转均可）后，得到的投影式和另一 投影式相同，则表示二者是一对对映体:
有机化学 第五章旋光异构
第五章 旋光异构
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
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
内消旋体——含有手性碳原子的非手性分子，内消旋 体没有旋光性。
含有两个相同手性碳原子（*C）的化合物有三个旋光 异构体，其中有一对对映体，一个是内消旋体。
五、一些不含手性碳的手性分子
连二烯型（含有两个互相垂直的平面）
H C Cl C C H Cl H Cl C C C
H Cl
与镜像无法重合，是手性分子 比较：
3 赤式和苏式
含两个不对称碳的分子，若在Fischer投影式中，两个H在 同一侧，称为赤式，在不同侧，称为苏式。
HOCH2-CH(OH)-CH(OH)-CHO
CHO R H R H OH OH CH 2OH HO HO CHO H S H S CH 2OH
CHO S HO R H H OH CH 2OH
CH3 交换CH3和C2H5 C2H5 交换CH3和OH H HO CH3 交换 2 次
H HO I
C2H5
交换 1 次
I 的对映体 H C2H5 H 3C I 的对映体
C2H5 H H3C I
交换H和C2H5 OH 交换 3 次
OH
2. 旋转法
Br Cl
非手性分子：与镜像相重合
Cl Br
对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
H
H
Cl Cl
Cl
• 有对称轴但是手性分子
有机化合物中，大多数手性分子具有手性碳原子。
对有机物而言，看是否手性的判据是： 手性碳 —— 手性分子的特征
F H Cl C Br
连有四个不同基团的碳原子
手性碳(chiral carbon)
以甘油醛为标准，人为规定： 羟基在碳链右边的为 D型，它的对映体为L型。
CHO H OH CH2OH
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。
第五章旋光异构
5.2 旋光度和比旋光度
1. 旋光度（ α ）：偏振光平面被旋转的角度 旋光度（ ）：偏振光平面被旋转的角度 影响因素：物质的本性、溶剂的性质、浓度、 影响因素：物质的本性、溶剂的性质、浓度、 温度、管长、 温度、管长、光波长等 2. 比旋光度
• • • • α：测试的旋光度 ρ：浓度，g/mL l：样品管长度，分米dm λ：所用光源的波长，一般为钠光， 589nm
作业
p94 4, 5, 10, 11
4. 生物体作用不同
5.10 不对称合成、立体选择性与立体专一反应 不对称合成、
1. 无外界手性因素影响下，一般得到外消旋体 无外界手性因素影响下，
Cl CH3CH2CH2CH3 Cl2
hν
CH3CH2CHCH3
*
CH3 Cl C2H5 H H
CH3 Cl C2H5
2. 不对称合成
在已有一个手性中心的分子中引入第二个 手性中心时， 手性中心时，常常得到的非对映异构体的量是 不同的，也就是第一个手性中心对第二个手性 不同的， 中心的构型有控制作用或者说第二个手性中心 的形成有立体选择性 立体选择性。 的形成有立体选择性。 具有立体选择性的合成，叫不对称合成。 具有立体选择性的合成，叫不对称合成。
例：S-2-氯丁烷的 位氯代 氯丁烷的3位氯代 氯丁烷的
H Cl
C H3 H H C H
3
C l2
Cl Cl
C H3 H H C H
3
C H + H Cl C H (B) 29
3
Cl H
3
(A) H
3
71
C C
H
Cl
H C H C l2
3
Cl H
3
有机化学 第5章 旋光异构
称，例如，由肌肉中取得的乳酸的比旋光度为：[α ]2D0 = +3.8°
(ρ=0.1gmL-1，H2O)，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20。C， 钠光灯源，所用溶液的浓度为10%，是右旋物质，通过公式计
算出比旋光度是3.8°。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用以测定物质 的浓度或鉴定物质的纯度。
H
OH 最小基团（H）
H
Cl 最小基团（H）
位于横线 CH2OH R- 构型
位于横线 CH3 S- 构型
H
最小基团（ H）
CH3
最小基团 CH3
H2N COOH 位于竖线
ClCH2
Cl 位于竖线
CH3
R- 构型
CH(CH3)2 S- 构型
七、含两个不相同手性碳原子的化合物
以2,3,4-三羟基丁酸为例：
存在对称面的分子不能与其镜像重叠， 为非手性分子，无旋光性，无对映体。
σ
H Cl
C
H C Cl
因此，上述分子都是对称分子，它们没有手性， 也没旋光性。
有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原 子，连有四个各不相同基团的碳原子——手性碳 原子，用C* 表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具 有手性，是手性分子。
COOH
H
OH
CH3
在纸平面
CH3
180°
HO
H
COOH
（2）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型 不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：
CHO
HO
H
CH2OH
CH2OH
OH与H对调一次
H
OH
CHO
CHO与CH2OH 对调一次
(ρ=0.1gmL-1，H2O)，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20。C， 钠光灯源，所用溶液的浓度为10%，是右旋物质，通过公式计
算出比旋光度是3.8°。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用以测定物质 的浓度或鉴定物质的纯度。
H
OH 最小基团（H）
H
Cl 最小基团（H）
位于横线 CH2OH R- 构型
位于横线 CH3 S- 构型
H
最小基团（ H）
CH3
最小基团 CH3
H2N COOH 位于竖线
ClCH2
Cl 位于竖线
CH3
R- 构型
CH(CH3)2 S- 构型
七、含两个不相同手性碳原子的化合物
以2,3,4-三羟基丁酸为例：
存在对称面的分子不能与其镜像重叠， 为非手性分子，无旋光性，无对映体。
σ
H Cl
C
H C Cl
因此，上述分子都是对称分子，它们没有手性， 也没旋光性。
有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原 子，连有四个各不相同基团的碳原子——手性碳 原子，用C* 表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具 有手性，是手性分子。
COOH
H
OH
CH3
在纸平面
CH3
180°
HO
H
COOH
（2）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型 不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：
CHO
HO
H
CH2OH
CH2OH
OH与H对调一次
H
OH
CHO
CHO与CH2OH 对调一次
有机化学旋光异构
2）把与手性碳原子相连的四个基团画上去。一般将含碳的基团画在垂直线两头。
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱 抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性， 为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法 费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子 或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱 抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性， 为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法 费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子 或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对映体的等量混合物，用(±)表示。
对映体的性质
除了对偏振光振动平面的旋转方向不同外，对映体的 其他物理性质是相同的；
除了对旋光性的试剂作用不同外，对映体的其他化 学性质是相同的；
1997年 全世界100个热销药物中， 50个是单一对映体( 手性药物) 100 个热销药物 852 亿美元 50个手性药物 428 亿美元
1993年 97个热销药物中，手性药物仅占20%
第一节 物质的旋光性
一、偏振光
光是一种电磁波，其振动方 向与前进方向垂直 普通光可在所有垂直于其前 进方向的平面上振动
比旋光度是旋光性物质特有的物理常数。
四、分子的手性
左手 右手
观察自己的双手
左右手不能完全重合
左手 左手的镜像
右手
左手的镜像
可以完全重合
手 性 ： 物质的分子与其镜像不能重合的性质。
具有手性的分子称为手性分子。
左手与右手有什么联系和区别？
生活中的对映体 -镜象
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
生活中的对映体-镜象 沙漠胡杨
具有手性碳原子的分子不一定是手性分子；
而手性分子也不一定具有手性碳。
COOH H C* OH H C* OH
酒石酸
COOH
如何判断一个分子是否具有手性？
手性分子都具有对映异构体存在。
判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是， 看这个分子能否和它的镜像重合。
画出分子的镜像，进行比较。
分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。
对称因素
对称面σ 对称中心 i
对称面σ
一个平面能把分子分割成两部分，一部分正好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C* OH H C* OH
COOH
有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
对称中心i
从分子中任何一个原子向i 引一条直线，再延长到
对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl
二、旋光仪
起 偏 镜
α与溶液的浓度、
样品管的长度、
检
温度、光的波长
偏
等因素有关
镜
WXG-4圆盘旋光仪
三、比旋光度
浓度为ρ = 1g/ml的旋光性物质溶液，放在l = 1dm
长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。
t
l
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。
若被测物为纯液体，只要把ρ换成液体的密度 d 即可。
手性药物带来的市场效益及增长的需求
2000年 1999年 1997年 1993年 1990年
手性药物销售1320亿美元，比1999年增加13% 手性药物销售1170亿美元 手性药物销售 910亿美元， 比1996年增加21% 手性药物销售356亿美元， 比1992年增加22% 手性药物销售180亿美元
（牛奶发酵得到）
[ α]
20
D
=
+
3.8°
[ α]
20
D
=
－ 3.8°
D为钠光的D线(黄色) 波长为589.3nm
对映异：
连有四个不同的原子或基团的sp3杂化碳原子。
COOH
COOH
HO *C H CH3
H C H 苹果酸 H C* OH
COOH
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
(R)-thalidomide
反应停：五十年恩怨
反应停
（halidomide，α-苯肽茂二酰亚胺，塞利多米 ）
H
O
O H
N
O
NR
O
镇静作用
H O N OHO
SN
O
强烈致畸作用
• 后来经研究发现，反应 停是消旋体，其右旋体有 镇静作用，而左旋体对胚 胎有很强的致畸作用。手 性药物疗效的极大差异促 进了手性药物的研究开发 与及分离分析的发展。目 前普遍使用的2000多种合 成药物中有600余种为手 性药物，而活性的单一对 映体药物不足100种，其 余的500余种都是左右旋 混在一起的消旋体药物
CH3 H
CH3
CH3 H
H
H CH3
COOHCOOH COOH
CH3 C
H
--
-
CH3 CH3
C
H
H
COOHCOOH COOH
CC
H CH3
H
H
H CH3 CH3
CH3
OH OH OH
--
H3C H3C
-
H H3C
H
H
OH OH OH
引言
20世纪60年代的“反应停”事件，是一个典型的 药物导致胎儿畸形的例子。当时一家西德药厂生产 了一种治疗早期妊娠反应的新药，有很好的止吐作 用。许多有呕吐反应的早期妊娠妇女，服用此药后， 可迅速把妊娠反应性呕吐停住，因而取名为“反应 停”。由于止吐效果显著，颇受早孕妇女的欢迎。 在很短的时间里便风靡全世界。特别是在十几个经 济比较发达的国家内，成为非常畅销的药。但是随 后不久，这些国家内不断出生了许多没有胳膊也没 有腿的海豹样新生婴儿。仅在生产此药的西德，10 个月中，就有5500多个这样的怪胎出生。在英国也 在短时间内，登记到的这种怪胎就有8000多个。日 本也发现300多个。
Nicol 棱镜
偏 振 光 ： 只在一个平面上振动的光。
旋光性： 能使偏振光振动平面旋转的性质。
(光学活性)
旋光物质： 具有光学活性的物质。 ex:乳酸、葡萄糖等。
旋 光 度 ： 旋光性物质使偏振光旋转的角度，以“α”表示。
右旋体(+)：使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 左旋体(-)： 使偏振光振动平面按反时针方向旋转。
F
HH
HH
F
Cl
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。
若一个分子既没有对称面，也没有对称中心
～手性分子。
第二节 含手性碳原子化合物的旋光异构
一、含一个手性碳的化合物
对映异构体 互为实物与镜像关系的一对旋光异构体，简称对映体。 含有一个手性碳的化合物既没有对称面也没有对称中心，
是手性分子，有一对对映异构体（左旋体+右旋体）。 外消旋体
生活中的对映体-镜象
出汗时肌肉分泌
牛奶发酵得到
OH
HC H3C
COOH
OH CH HOOC CH3
对映异构体
如果两物体之间的关 系相当于其中一物体与其 镜象的关系，相似而不能 叠合，则这两个物体互称 为对映异构体，简称为对 映体。
对映异构体的比旋光度是否相同？
右旋乳酸
（出汗时肌肉分泌）
左旋乳酸
第五章 旋光异构
(enantiomers)
本章要求：
掌握旋光异构的基本概念。 手性、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等。 熟练掌握判断分子手性的方法
掌握正确书写费歇尔投影式的方法 掌握构型的D、L和R、S标记法。
同分异构
构造异构 立体异构
构象异构 构型异构
H
H
H
H
H
H
顺反异构
对映异构
HH
HH
HH
对映体的性质
除了对偏振光振动平面的旋转方向不同外，对映体的 其他物理性质是相同的；
除了对旋光性的试剂作用不同外，对映体的其他化 学性质是相同的；
1997年 全世界100个热销药物中， 50个是单一对映体( 手性药物) 100 个热销药物 852 亿美元 50个手性药物 428 亿美元
1993年 97个热销药物中，手性药物仅占20%
第一节 物质的旋光性
一、偏振光
光是一种电磁波，其振动方 向与前进方向垂直 普通光可在所有垂直于其前 进方向的平面上振动
比旋光度是旋光性物质特有的物理常数。
四、分子的手性
左手 右手
观察自己的双手
左右手不能完全重合
左手 左手的镜像
右手
左手的镜像
可以完全重合
手 性 ： 物质的分子与其镜像不能重合的性质。
具有手性的分子称为手性分子。
左手与右手有什么联系和区别？
生活中的对映体 -镜象
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
生活中的对映体-镜象 沙漠胡杨
具有手性碳原子的分子不一定是手性分子；
而手性分子也不一定具有手性碳。
COOH H C* OH H C* OH
酒石酸
COOH
如何判断一个分子是否具有手性？
手性分子都具有对映异构体存在。
判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是， 看这个分子能否和它的镜像重合。
画出分子的镜像，进行比较。
分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。
对称因素
对称面σ 对称中心 i
对称面σ
一个平面能把分子分割成两部分，一部分正好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C* OH H C* OH
COOH
有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
对称中心i
从分子中任何一个原子向i 引一条直线，再延长到
对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl
二、旋光仪
起 偏 镜
α与溶液的浓度、
样品管的长度、
检
温度、光的波长
偏
等因素有关
镜
WXG-4圆盘旋光仪
三、比旋光度
浓度为ρ = 1g/ml的旋光性物质溶液，放在l = 1dm
长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。
t
l
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。
若被测物为纯液体，只要把ρ换成液体的密度 d 即可。
手性药物带来的市场效益及增长的需求
2000年 1999年 1997年 1993年 1990年
手性药物销售1320亿美元，比1999年增加13% 手性药物销售1170亿美元 手性药物销售 910亿美元， 比1996年增加21% 手性药物销售356亿美元， 比1992年增加22% 手性药物销售180亿美元
（牛奶发酵得到）
[ α]
20
D
=
+
3.8°
[ α]
20
D
=
－ 3.8°
D为钠光的D线(黄色) 波长为589.3nm
对映异：
连有四个不同的原子或基团的sp3杂化碳原子。
COOH
COOH
HO *C H CH3
H C H 苹果酸 H C* OH
COOH
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
(R)-thalidomide
反应停：五十年恩怨
反应停
（halidomide，α-苯肽茂二酰亚胺，塞利多米 ）
H
O
O H
N
O
NR
O
镇静作用
H O N OHO
SN
O
强烈致畸作用
• 后来经研究发现，反应 停是消旋体，其右旋体有 镇静作用，而左旋体对胚 胎有很强的致畸作用。手 性药物疗效的极大差异促 进了手性药物的研究开发 与及分离分析的发展。目 前普遍使用的2000多种合 成药物中有600余种为手 性药物，而活性的单一对 映体药物不足100种，其 余的500余种都是左右旋 混在一起的消旋体药物
CH3 H
CH3
CH3 H
H
H CH3
COOHCOOH COOH
CH3 C
H
--
-
CH3 CH3
C
H
H
COOHCOOH COOH
CC
H CH3
H
H
H CH3 CH3
CH3
OH OH OH
--
H3C H3C
-
H H3C
H
H
OH OH OH
引言
20世纪60年代的“反应停”事件，是一个典型的 药物导致胎儿畸形的例子。当时一家西德药厂生产 了一种治疗早期妊娠反应的新药，有很好的止吐作 用。许多有呕吐反应的早期妊娠妇女，服用此药后， 可迅速把妊娠反应性呕吐停住，因而取名为“反应 停”。由于止吐效果显著，颇受早孕妇女的欢迎。 在很短的时间里便风靡全世界。特别是在十几个经 济比较发达的国家内，成为非常畅销的药。但是随 后不久，这些国家内不断出生了许多没有胳膊也没 有腿的海豹样新生婴儿。仅在生产此药的西德，10 个月中，就有5500多个这样的怪胎出生。在英国也 在短时间内，登记到的这种怪胎就有8000多个。日 本也发现300多个。
Nicol 棱镜
偏 振 光 ： 只在一个平面上振动的光。
旋光性： 能使偏振光振动平面旋转的性质。
(光学活性)
旋光物质： 具有光学活性的物质。 ex:乳酸、葡萄糖等。
旋 光 度 ： 旋光性物质使偏振光旋转的角度，以“α”表示。
右旋体(+)：使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 左旋体(-)： 使偏振光振动平面按反时针方向旋转。
F
HH
HH
F
Cl
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。
若一个分子既没有对称面，也没有对称中心
～手性分子。
第二节 含手性碳原子化合物的旋光异构
一、含一个手性碳的化合物
对映异构体 互为实物与镜像关系的一对旋光异构体，简称对映体。 含有一个手性碳的化合物既没有对称面也没有对称中心，
是手性分子，有一对对映异构体（左旋体+右旋体）。 外消旋体
生活中的对映体-镜象
出汗时肌肉分泌
牛奶发酵得到
OH
HC H3C
COOH
OH CH HOOC CH3
对映异构体
如果两物体之间的关 系相当于其中一物体与其 镜象的关系，相似而不能 叠合，则这两个物体互称 为对映异构体，简称为对 映体。
对映异构体的比旋光度是否相同？
右旋乳酸
（出汗时肌肉分泌）
左旋乳酸
第五章 旋光异构
(enantiomers)
本章要求：
掌握旋光异构的基本概念。 手性、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等。 熟练掌握判断分子手性的方法
掌握正确书写费歇尔投影式的方法 掌握构型的D、L和R、S标记法。
同分异构
构造异构 立体异构
构象异构 构型异构
H
H
H
H
H
H
顺反异构
对映异构
HH
HH
HH