第四章节立体化学
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2024版《有机化学》课件立体化学
药物活性
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
《立体化学》课件
化学是研究物质的组成、性质和变化的科 学领域。
了解原子、分子、元素、化合物等基础概 念，以及化学反应和化学方程式的表示方 法。
立体化学的基本原理
1 空间取向
探讨原子和键在空间中 的相互关系，以及分子 空间构型的影响。
2 手性性质
3 立体异构体
认识手性分子和对映体， 以及手性的重要性。
了解不同类型的立体异 构体，如构象异构体和 对映异构体，并研究它 们的性质和特点。
《立体化学》PPT课件
欢迎来到《立体化学》PPT课件！在本课程中，我们将从化学的基础概念开 始，探讨立体化学的基本原理，并深入研究分子结构、手性分子、立体异构 体以及立体对反应机理的影响。最后，我们还将探讨立体化学在药物设计和 天然产物 基础概念
以及它们在化学反应中的影响。
3
构象异构体
分析构象异构体的形成原理和常见示 例，如顺式和反式异构体。
光学异构体
讨论光学异构体的旋光性质，包括D和L-系列化合物。
反应机理中的立体影响
反应路径
探究反应路径中立体构型对反应速率和产物选择 性的影响。
过渡态理论
了解过渡态理论以及过渡态的构象和立体要求。
应用：药物设计和天然产物的活性成分
药物设计
介绍立体化学在药物设计中的重要性，以及 立体异构体对药效的影响。
天然产物
研究天然产物中的活性成分，如碳水化合物 和天然产物的手性性质。
分子结构和键的构型
分子结构
探索分子的结构和形状，以及化学键的构型和键 长。
球棍模型
使用球棍模型来可视化分子结构和化学键的空间 排列。
手性分子和对映体
手性分子
解释什么是手性分子，以及手性分子的定义和性质。
有机化学课件立体化学ppt课件
量子化学计算
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理
高等有机化学-第4章-立体化学
性质 顺式 反式
1, 2-二氯乙烯顺反异构体的物理性质
μ/10-30C·m 6.34 0
b. p./℃ 60.3 47.5
d
20/g·ml-1
4
1.2837
1.2565
n20 D
1.4490 1.4454
m.p./℃ −80.5 −50.0
(二) 含C=N和N=N的化合物 在这些化合物的分子中，同样是由于键阻碍了双键两个原
NH2 NH2
(S)-(−)-2, 2’-二氨基-6, 6’-二甲基联 苯
分子中具有手性面的化合物：
(CH2)8
O
O
HOOC
(CH2)8
O
O
COOH
取代对苯二酚双环醚衍生物，其手性面是包括氧原子并与 苯环垂直的平面。
二. 前手性关系 前手性中心: 对于非手性分子如CH3CH2CH3，其C-2上的任一氢原子被取代 后所形成的两个新分子是完全一样的仍是一个非手性分子：
O
二重对称轴
C O
O
C O
1，6−二氧杂螺 [4，4] 壬烷
Cl
Cl
二重对称轴
Cl
反1，2−二氯环丙烷
Cl
分子中具有手性轴的手性分子：
H3C
CH3
CCC
H
H
(R)-(−)-1, 3-二甲基丙二烯
H3C
CH3
CCC
H
H
(S)-(+)-1, 3-二甲基丙二烯
CH3 CH3
CH3 CH3
NH2 NH2
(R)-(+)-2, 2’-二氨基-6, 6’-二甲基联 苯
H
H
C
CH3
CH3
4第四章 旋光异构
H
H3C
C2H5
OH
Ⅲ
（4）若将其中一个费歇尔投影式的手性碳原子 上的任意两个原子或基团交换奇数次后，得到的投影 式和另一投影式相同，则这两个投影式表示两种不同 构型，二者是一对对映体。如下述化合物Ⅰ和Ⅳ表示 一对对映体：
CH3 H OH
C2H5
Ⅰ
-H和-CH3交换 第一次交换
H
H3C
OH在空间的两种排列
结论：如果分子在结构上是相同的，但旋 光活性不同，那么这种差别就只可能是原子或 基团在空间的排布不同，而且这两种空间排列 都是非对称的。也就是说，其分子具有手性。 如果这两种不同的排布互为实物和镜像不能重 叠，那么所对应的两种物质彼此间比旋光度大 小相等、方向相反。
C3 NH3
第二节 含手性碳原子化合物的旋光异构
一、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 （一）对映体和外消旋体
2-氯丁烷分子中含一个手性碳原子，手 性碳原子上的四个基团在空间有两种不同的排 列方式，即有两种不同的构型 。
CH3
CH2CH3
CH Cl
CH3
H Cl
C
CH2CH3
这两种构型互为实物和镜像的关系，它们不 能完全重合，代表两个不同的异构体。这种互为 实物和镜像关系的异构体叫做对映异构体，简称 对映体。由于对映体的构造相同，因此其物理性 质、化学性质一般都相同。它们的区别在于光学 活性不同，其比旋光度大小相等，方向相反。一 对对映体中，一个是左旋体，另一个是右旋体。 但不能从构型上确定哪一个是左旋体或右旋体， 只能用旋光仪测得。
如果把两个对映体等量混合后，则左旋体和右旋 体的旋光能力相互抵消，不显示出旋光性。这种由等 量对映体组成的混合物叫做外消旋体，用（±）或 “dl”表示，如外消旋2-氯丁烷可记作（±）-2-氯丁 烷或dl-2-氯丁烷。
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第四章 立体化学
第一节 同分异构分类
碳链异构
同分异构构造异构官位能置团异异构构
立体异构构 构型 象异 异构 构
构型异构
几何异构
旋光异构
对映体
非对映体
第二节 物质的旋光性
一、平面偏振光
振动方向
单色光
传播方向
偏振光 方解石
(Nicol prism)
二、旋光性与比旋光度
物质
右旋
平面偏振光
左旋
比旋光度的定义：
例如：
CHO
HO
H
COOH
HgO
HO
H
COOH
HNO2
HO
H
CH2OH L-（-） -甘油醛
COOH
HO
H
CH2OH L-（+） -甘油酸
COOH
[H]
HO
H
CH2NH2 L-（-） -异丝 氨酸
NOBr
CH3 L-(+)- 乳 酸
CH2Br L-（+)- -溴乳 酸
二、绝对构型（1970）
1、R/S 构型系统命名法：
例：
CH3
H
CH2Cl
C2H5
优 先次序 -CH2Cl>-C2H5>-CH3>-H
排 序：顺时针 （R） 真 实构型：反原向 （S）-2-甲 基-1-氯丁烷
例：
H
C H 2=C H C H 2
C H 2C l
CH3
-C H 2C l> C H 2= C H -C H 2-> -C H 3> -H 逆 时 针 ； "小 "在 上 下 同 原 向 （ S ） -4-甲 基 -5-氯 -1-戊 烯
第一节 同分异构分类
碳链异构
同分异构构造异构官位能置团异异构构
立体异构构 构型 象异 异构 构
构型异构
几何异构
旋光异构
对映体
非对映体
第二节 物质的旋光性
一、平面偏振光
振动方向
单色光
传播方向
偏振光 方解石
(Nicol prism)
二、旋光性与比旋光度
物质
右旋
平面偏振光
左旋
比旋光度的定义：
例如：
CHO
HO
H
COOH
HgO
HO
H
COOH
HNO2
HO
H
CH2OH L-（-） -甘油醛
COOH
HO
H
CH2OH L-（+） -甘油酸
COOH
[H]
HO
H
CH2NH2 L-（-） -异丝 氨酸
NOBr
CH3 L-(+)- 乳 酸
CH2Br L-（+)- -溴乳 酸
二、绝对构型（1970）
1、R/S 构型系统命名法：
例：
CH3
H
CH2Cl
C2H5
优 先次序 -CH2Cl>-C2H5>-CH3>-H
排 序：顺时针 （R） 真 实构型：反原向 （S）-2-甲 基-1-氯丁烷
例：
H
C H 2=C H C H 2
C H 2C l
CH3
-C H 2C l> C H 2= C H -C H 2-> -C H 3> -H 逆 时 针 ； "小 "在 上 下 同 原 向 （ S ） -4-甲 基 -5-氯 -1-戊 烯
有机化学 第四章 立体异构
和溶液的浓度、样品管的长度、温度、 光的波长都有关系。
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
有机化学立体化学PPT课件
官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性，从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用，如共轭效应、诱导效应 等，这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下，官能团可以发生转化，如醇氧化成醛、醛还 原成醇等，这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用，实现烷基化反应的不对称诱导， 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化，生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效，其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如，通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化；对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下，反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应，生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限，导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型，可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系
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一、相对构型 1、以(+)与(-)—甘油醛作为旋光性物质
构型的比较标准;
2、在投影式中，甘油醛C*上 –OH排在
水平线右侧者为D型；–OH排在水平 线左侧者为L型。
第四章节立体化学
▲
CHO
H
OH
C H 2O H
CHO
HO
H
C H 2O H
D-(+)-甘 油 醛
L-(-)-甘 油 醛
第四章节立体化学
4、平面图形反映立体结构。
第四章节立体化学
● 注意事项： 1、投影式可在纸平面上任意转动 （1800 ×n), 构型保持不变；
COOH
1800
Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OH
CH3
OH
H
CH3
COOH
第四章节立体化学
2、在纸平面上旋转900的奇数倍后，将 得到其对映体。
COOH
900
HO
H
OH
CH3
COOH
CH3 （+）
优 先次序 -CH2Cl>-C2H5>-CH3>-H
排 序：顺时针 （R） 真 实构型：反原向 （S）-2-甲 基-1-氯丁烷
第四章节立体化学
例：
H
C H 2=C H C H 2
C H 2C l
CH3
-C H 2C l> C H 2= C H -C H 2-> -C H 3> -H 逆 时 针 ； "小 "在 上 下 同 原 向 （ S ） -4-甲 基 -5-氯 -1-戊 烯
第四章节立体化学
说明：R/S与D/L构型表示法无内在联系。
COOH
HO
H
CH3 S - 乳酸
(L)
COOH
H2N
H
CH2SH R - 半 胱氨 酸
（L）
第四章节立体化学
第五节 含不同C *的分子
二、旋光性与比旋光度
物质
右旋
平面偏振光
左旋
第四章节立体化学
• 比旋光度的定义：
t
[
] D
=
l. C
C: 浓度 （g / ml )
l : 管长 ( dm ) ; : 旋 光度
第四章节立体化学
第三节 化合物的旋光性 与其结构的关系
一、概念
1、手性(chiral): 实物与镜像不能重合。 2、非手性(achiral):实物与镜像相互重合。 3、手性分子：分子与其镜像不能重合
H
Cl
C
Cl
H
第四章节立体化学
• 乳酸构型式：
mirror
COOH
HOOC
C
HO
H
H
CH3
物体
第四章节立体化学
C
OH 3HC 镜象
COOH
C
一
对 对
H O C H3
H
• 两个互为镜像
映
关系又不能相互
体
COOH
重合的乳酸分子
C
H
C H3
OH
第四章节立体化学
• 三种乳酸：
(1). 肌肉运动时产生的乳酸
排序，顺时针排列者为R构型；逆时针排 列者则为 S 构型。
第四章节立体化学
OCH3
视线方向
C
H
Cl
优 先次序：
-Cl > -OCH3 > -CH3 > -H CH3
(S)-甲 基- -氯 乙 基醚
第四章节立体化学
★
OH
C H
COOH
CH3
-O H > -C O O H > -C H 3 > -H
[ D 20 3.82 0 , m. p 53 0 C （右旋体）
(2). 乳糖发酵得到的乳酸，
[ D 20 3.82 0 , m. p 53 0 C （左旋体）
（3）. 化学合成制备的乳酸，
[ D 20 0 0 , m. p 18 0 C （外消旋体）
第四章节立体化学
• 合成乳酸的过程
C H 3C H O
HCN
CN C H 3-C H
OH
+ H H 2O
COOH C H 3-C H
OH
H
C
O
racemic
CN (±)或dl-
H
①
②
第四章节立体化学
二、手性（不对称）碳原子 C*
1.定义：碳原子上连有四个不同原子或 基团者。
H
CH3
C*
COOH
OH
第四章节立体化学
2、 含一个C*的分子：一对对映体
COOH
HO
H
CH2OH L-（+） -甘油酸
COOH
[H]
HO
H
CH2NH2 L-（-） -异丝 氨酸
NOBr
CH3 L-(+)- 乳 酸
CH2Br L-（+)- -溴乳 酸
第四章节立体化学
二、绝对构型（1970）
1、R/S 构型系统命名法：
(1)将C*上四个基团按顺序规则排序；
(2)将排在最后的基团摆在离观察者最远处； (3)按 “最优先— 第二优先— 次后” 对基团
的化合物。 4、手性分子与其镜像互为对映体。
第四章节立体化学
5、一对对映体包括一个左旋体与一个右旋 体，其比旋光度绝对值相等，但旋光方向 相反。 6.旋光异构体：旋光性不同的立体异构体。 7、分子有手性，则物质具有旋光性。 8、对称分子(分子内部存在对称因素)无手 性，不对称分子才有手性。
第四章节立体化学
(R ) -乳 酸
第四章节立体化学
2、Fischer投影式表示的分子构型
CHO
视线方向
CHO
H
OH
H
C
OH
CH2OH
CH2OH
( R )-甘油醛
第四章节立体化学
3、经验规则（对fischer投影式） （1）“小”在左右反原向； （2）“小”在上下同原向。
第四章节立体化学
例：
CH3
H
CH2Cl
C2H5
3、标准物质的构型规定后，其他旋光性 物质的构型通过化学转变的方法与标准 物质镜像关联来确定。
4、当一种旋光性物质发生化学反应时，
只要与C*直接相连的任何一个化学键 不曾断裂，则其C *的构型不变。
第四章节立体化学
例如：
CHO
HO
H
COOH
HgO
HO
H
COOH
HNO2
HO
H
CH2OH L-（-） -甘油醛
第四章 立体化学
第一节 同分异构分类
碳链异构
同分异构构造异构官位能置团异异构构
立体异构构 构型 象异 异构 构
第四章节立体化学
构型异构
几何异构
旋光异构
对映体
第四章节立体化学
非对映体
第二节 物质的旋光性
一、平面偏振光
振动方向
传播方向 偏振光
方解石
单色光
(Nicol prism)
第四章节立体化学
H
CH3 C* COOH
OH
COOH
HC
OH
CH3 COOH
H
OH
第四章节立体化学
CH3
Fischer
Fischer 投影式：
COOH
COOH
HO
H
CH3
HO H
CH3
第四章节立体化学
★ Fischer投影式规则： 1、横前竖后；
2、“+”字交叉点代表 C *；
3、碳链摆在垂直线上，编号最小碳原 子置于上端；
第四章节立体化学
H （— ）
3、将投影式中任意两基团互换偶数 次，其构型保持不变；若互换奇数 次，则得其对映体。
COOH
COOH
交 换1次
HO
H
H
OH
CH3 (+)
第四章节立体化学
(C-)H3
★
COOH
HO
H
交 换2 次
CH3 （-）
CH3
H
OH
COOH （-）
第四章节立体化学
第四节 相对构型与绝对构型
构型的比较标准;
2、在投影式中，甘油醛C*上 –OH排在
水平线右侧者为D型；–OH排在水平 线左侧者为L型。
第四章节立体化学
▲
CHO
H
OH
C H 2O H
CHO
HO
H
C H 2O H
D-(+)-甘 油 醛
L-(-)-甘 油 醛
第四章节立体化学
4、平面图形反映立体结构。
第四章节立体化学
● 注意事项： 1、投影式可在纸平面上任意转动 （1800 ×n), 构型保持不变；
COOH
1800
Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OH
CH3
OH
H
CH3
COOH
第四章节立体化学
2、在纸平面上旋转900的奇数倍后，将 得到其对映体。
COOH
900
HO
H
OH
CH3
COOH
CH3 （+）
优 先次序 -CH2Cl>-C2H5>-CH3>-H
排 序：顺时针 （R） 真 实构型：反原向 （S）-2-甲 基-1-氯丁烷
第四章节立体化学
例：
H
C H 2=C H C H 2
C H 2C l
CH3
-C H 2C l> C H 2= C H -C H 2-> -C H 3> -H 逆 时 针 ； "小 "在 上 下 同 原 向 （ S ） -4-甲 基 -5-氯 -1-戊 烯
第四章节立体化学
说明：R/S与D/L构型表示法无内在联系。
COOH
HO
H
CH3 S - 乳酸
(L)
COOH
H2N
H
CH2SH R - 半 胱氨 酸
（L）
第四章节立体化学
第五节 含不同C *的分子
二、旋光性与比旋光度
物质
右旋
平面偏振光
左旋
第四章节立体化学
• 比旋光度的定义：
t
[
] D
=
l. C
C: 浓度 （g / ml )
l : 管长 ( dm ) ; : 旋 光度
第四章节立体化学
第三节 化合物的旋光性 与其结构的关系
一、概念
1、手性(chiral): 实物与镜像不能重合。 2、非手性(achiral):实物与镜像相互重合。 3、手性分子：分子与其镜像不能重合
H
Cl
C
Cl
H
第四章节立体化学
• 乳酸构型式：
mirror
COOH
HOOC
C
HO
H
H
CH3
物体
第四章节立体化学
C
OH 3HC 镜象
COOH
C
一
对 对
H O C H3
H
• 两个互为镜像
映
关系又不能相互
体
COOH
重合的乳酸分子
C
H
C H3
OH
第四章节立体化学
• 三种乳酸：
(1). 肌肉运动时产生的乳酸
排序，顺时针排列者为R构型；逆时针排 列者则为 S 构型。
第四章节立体化学
OCH3
视线方向
C
H
Cl
优 先次序：
-Cl > -OCH3 > -CH3 > -H CH3
(S)-甲 基- -氯 乙 基醚
第四章节立体化学
★
OH
C H
COOH
CH3
-O H > -C O O H > -C H 3 > -H
[ D 20 3.82 0 , m. p 53 0 C （右旋体）
(2). 乳糖发酵得到的乳酸，
[ D 20 3.82 0 , m. p 53 0 C （左旋体）
（3）. 化学合成制备的乳酸，
[ D 20 0 0 , m. p 18 0 C （外消旋体）
第四章节立体化学
• 合成乳酸的过程
C H 3C H O
HCN
CN C H 3-C H
OH
+ H H 2O
COOH C H 3-C H
OH
H
C
O
racemic
CN (±)或dl-
H
①
②
第四章节立体化学
二、手性（不对称）碳原子 C*
1.定义：碳原子上连有四个不同原子或 基团者。
H
CH3
C*
COOH
OH
第四章节立体化学
2、 含一个C*的分子：一对对映体
COOH
HO
H
CH2OH L-（+） -甘油酸
COOH
[H]
HO
H
CH2NH2 L-（-） -异丝 氨酸
NOBr
CH3 L-(+)- 乳 酸
CH2Br L-（+)- -溴乳 酸
第四章节立体化学
二、绝对构型（1970）
1、R/S 构型系统命名法：
(1)将C*上四个基团按顺序规则排序；
(2)将排在最后的基团摆在离观察者最远处； (3)按 “最优先— 第二优先— 次后” 对基团
的化合物。 4、手性分子与其镜像互为对映体。
第四章节立体化学
5、一对对映体包括一个左旋体与一个右旋 体，其比旋光度绝对值相等，但旋光方向 相反。 6.旋光异构体：旋光性不同的立体异构体。 7、分子有手性，则物质具有旋光性。 8、对称分子(分子内部存在对称因素)无手 性，不对称分子才有手性。
第四章节立体化学
(R ) -乳 酸
第四章节立体化学
2、Fischer投影式表示的分子构型
CHO
视线方向
CHO
H
OH
H
C
OH
CH2OH
CH2OH
( R )-甘油醛
第四章节立体化学
3、经验规则（对fischer投影式） （1）“小”在左右反原向； （2）“小”在上下同原向。
第四章节立体化学
例：
CH3
H
CH2Cl
C2H5
3、标准物质的构型规定后，其他旋光性 物质的构型通过化学转变的方法与标准 物质镜像关联来确定。
4、当一种旋光性物质发生化学反应时，
只要与C*直接相连的任何一个化学键 不曾断裂，则其C *的构型不变。
第四章节立体化学
例如：
CHO
HO
H
COOH
HgO
HO
H
COOH
HNO2
HO
H
CH2OH L-（-） -甘油醛
第四章 立体化学
第一节 同分异构分类
碳链异构
同分异构构造异构官位能置团异异构构
立体异构构 构型 象异 异构 构
第四章节立体化学
构型异构
几何异构
旋光异构
对映体
第四章节立体化学
非对映体
第二节 物质的旋光性
一、平面偏振光
振动方向
传播方向 偏振光
方解石
单色光
(Nicol prism)
第四章节立体化学
H
CH3 C* COOH
OH
COOH
HC
OH
CH3 COOH
H
OH
第四章节立体化学
CH3
Fischer
Fischer 投影式：
COOH
COOH
HO
H
CH3
HO H
CH3
第四章节立体化学
★ Fischer投影式规则： 1、横前竖后；
2、“+”字交叉点代表 C *；
3、碳链摆在垂直线上，编号最小碳原 子置于上端；
第四章节立体化学
H （— ）
3、将投影式中任意两基团互换偶数 次，其构型保持不变；若互换奇数 次，则得其对映体。
COOH
COOH
交 换1次
HO
H
H
OH
CH3 (+)
第四章节立体化学
(C-)H3
★
COOH
HO
H
交 换2 次
CH3 （-）
CH3
H
OH
COOH （-）
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第四节 相对构型与绝对构型