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
对映异构学习课件
外消旋体 不旋光 mp 18℃ 基本相同
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 -。
对映异构体和非对映异构体名词解释
对映异构体和非对映异构体名词解释下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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对映异构体是指一种分子的空间结构与其镜像不重合的异构体。
对映异构又称旋光异构或光学异构是另一种立体
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：
其它的旋光性化合物可与甘油醛相联 系而确定其构型。例如：
COOH H OH
C H3
D-（-）-乳酸
COOH HO H
CH3
L-（＋）-乳酸
这里的D、L表示构型，（＋）、 （—）表示旋光方向，旋光性物质的 构型与族光方向之间没有对应关系。 D-型的旋光性物质中有右旋体。也有 左旋体，L-型也是如此。如D-甘油醛 是右旋体，而D-乳酸则是左旋体。在 一对对映体中，若D-型是右旋体，其 对映体L-型必然是左旋体；反之亦然。
生理活性：具有旋光性的药物分 子，其药物疗效与分子的立体结构有 密切关系，往往一种立体异构体有药 效，而它的对映体则药效很小，甚至 完全没有药效。例如：左旋的麻黄碱 的升压效能比右旋麻黄碱大四倍；左
旋氯霉素具有杀菌作用，而右旋氯霉 素则完全无效；维生素C右旋体疗效 显著，左旋体无效。人体所需要的氨 基酸都是L-型的，人体所需要的糖则 都是D-型的。
如蔗糖的比旋光度= +66.5℃，表 示 在 20℃ 时 ， 用 钠 光 灯 光 源 ， C=1kg·L—1 的 蔗 糖 溶 液 的 比 旋 光 度 为 右 旋 66.5° 。 比 族 光 度 是 旋 光 性 物 质 的一种物理常数，而且每种旋光性物 质的比旋光度是固定不变的。测定旋 光度可用于鉴定旋光性物质，也可确 定旋光性物质的纯度和含量。
无机化学-对映异构( Enantiomers)
H
δ+
δ
-
CH3
How did this happen?
isobutyl chloride tert-butyl group
C(CH3)3
(CH3)2CHCH2Cl
AlCl3
CATION REARRANGES
H CH3-C CH2 Cl CH3
AlCl3
CH3 CH3 C CH3
+ CH3 C CH3
1、自然光，平面偏振光， 、自然光，平面偏振光， 旋光性物质，左旋体， 旋光性物质，左旋体，右旋体 旋光度， 旋光度，比旋光度
2、手性分子，非手性分子 、手性分子， 如何判断？ 如何判断？ 对称因素：对称面、 对称因素：对称面、对称中心
手性因素： 手性因素：手性碳
H3C
* CH
OH
COOH
第六章 芳烃（Arenes）
一、苯的结构：
苯 C6H6 (Benzene)
How many structural isomers of C6H6 are possible?
Benzene
H
o 120 o 120
Kekule`
Summary:
二、命名
X
6 5 4 2 3
CH2CH3
CH3
A）硝化、氯代 硝化、
Cl
B）氯代、硝化 氯代、
•√
萘
蒽
菲
8 7 6 5
1 2 3 4
CHO
CH3
C2H5
CH3
1,5-二甲基萘
5－乙基－2－萘甲醛
3 8 7 6 5 10 4 9 1 2 3 6 7 8 9 10 4 5 2 1
蒽
菲
2) 化学性质 ① 亲电取代 （反应条件较温和,取代主要发生在α位) 反应条件较温和,取代主要发生在α
δ+
δ
-
CH3
How did this happen?
isobutyl chloride tert-butyl group
C(CH3)3
(CH3)2CHCH2Cl
AlCl3
CATION REARRANGES
H CH3-C CH2 Cl CH3
AlCl3
CH3 CH3 C CH3
+ CH3 C CH3
1、自然光，平面偏振光， 、自然光，平面偏振光， 旋光性物质，左旋体， 旋光性物质，左旋体，右旋体 旋光度， 旋光度，比旋光度
2、手性分子，非手性分子 、手性分子， 如何判断？ 如何判断？ 对称因素：对称面、 对称因素：对称面、对称中心
手性因素： 手性因素：手性碳
H3C
* CH
OH
COOH
第六章 芳烃（Arenes）
一、苯的结构：
苯 C6H6 (Benzene)
How many structural isomers of C6H6 are possible?
Benzene
H
o 120 o 120
Kekule`
Summary:
二、命名
X
6 5 4 2 3
CH2CH3
CH3
A）硝化、氯代 硝化、
Cl
B）氯代、硝化 氯代、
•√
萘
蒽
菲
8 7 6 5
1 2 3 4
CHO
CH3
C2H5
CH3
1,5-二甲基萘
5－乙基－2－萘甲醛
3 8 7 6 5 10 4 9 1 2 3 6 7 8 9 10 4 5 2 1
蒽
菲
2) 化学性质 ① 亲电取代 （反应条件较温和,取代主要发生在α位) 反应条件较温和,取代主要发生在α
对映异构
4.6 环状化合物的立体异构 对映异构
顺反异构
环丙烷：不同取代基 环丙烷：相同取代基
环丁烷：含有两个相同的取代基时：
1,2-取代
1,3-取代
环己烷：含有两个相同的取代基时：
多个不同的手性碳原子:
最多可以有2n种旋光异构体
4.7 不含手性碳原子化合物的对映异构
丙二烯分子：
当1、3 碳原子分别连有不同基团时，分子有手性
官能团位置异构
官能团异构 互变异构（特殊的官能团异构）
顺反异构 对映异构
立体异构
4.1 手性和对映体 1. 对映异构现象和手性
1848年，巴斯德
手性——实物和镜像不能叠合的现象。
手性分子——不能与镜像叠合的分子。
互为镜像或左右手关系的两个构型异构叫做 对映异构体。这种现象为对映异构现象.
2. 手性分子的判断
旋光度—偏振光振动方向的旋转角度，用“”表示
凡手性分子,都具有旋光性.
对映体对偏振光的作用不同就表现在两者的旋光方向相 反,即一个对映体是右旋的,另一个是左旋的.但旋转的角度 相同.
所以, 对映异构又称为旋光异构.
旋光仪:
比旋光度:
溶液:
纯液体:
C—浓度(g/ml) l—管长(dm)
比旋光度是旋光性物质的物理常数.
4.3 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
1. 手性碳原子
直接与四个不相同的原子或原子团相连接 的碳原子称为不对称碳原子,或手性碳原子. 通常用“*”标出.
分子含有手性碳原子, 就有可能有手性.
2. 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
含有一个手性碳原子的分子一定是个手性分子,有
旋光性,存在一对对映体。
例如：
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1、互为镜象,但不能相互叠合； 互为镜象,但不能相互叠合； 2、分子中有且只有一个手性碳。 分子中有且只有一个手性碳。
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对称因素
是否存在对映异构体与分子的对称性有关。 对称面(镜面) 对称中心
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对称面(镜面) 设想分子中有一平面， 对称面(镜面)：设想分子中有一平面，它可以把分子 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 对称面 对称面 对称面
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R/S标记法 在楔型式上进行 标记法：在楔型式上进行R/S标记 标记法 标记
1、将最小基团置于 观察者最远处； 观察者最远处； 2、然后从大到小轮 转其他三个基团； 转其他三个基团； 3、若轮转方向为顺 时针，则为R构型， 时针，则为R构型， 反之则为S构型。 反之则为S构型。
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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， 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， 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， 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。 称中心。
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费歇尔投影式
Cl
Cl
H C2H5 CH3
H C H3C C2H5 Cl
C2H5 CH3
H Cl
R型 型
H
H CH3 C2H5 Cl
C2H5 CH3
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立体结构的几种表示方法 1、楔形透视式
用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ 用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ ”或虚线“ 或虚线“ ” 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ ”表示伸向纸平面前方 的键。 的键。
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R/S标记法： 标记法： 标记法
COOH CH3 OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(R)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
H
HOOC H3C HO H
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(S)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H
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（2）当手性碳原子连接的基团的第一个原子相 ） 同时，则还需比较后面的原子。 同时，则还需比较后面的原子。
(CH3)3C
> (CH3)2CH >CH3CH2CH2CH2 > >CH3CH2 >H3C
CH3CH2CH2
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这两个模型的关系就像左手和右手的关系一样： 不能相互叠合，但互为镜象。 互为镜象，但不能相互 叠合的两种构型的分子称为 对映异构体。 与自身镜象不能叠合的分 子称手性分子。具有手性的 分子就有旋光活性。 (chiral molecule)
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手性碳原子：
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
有机化学
6 对映异构
optical isomerism
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3 旋光异构
3.1 物质的旋光性 3.2 对映异构现象与分子结构的关系 3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构 3.4 含2个手性碳原子化合物的对映异构 3.5 环状化合物的立体异构 3.6 不含手性碳原子化合物的对映异构 3.7 外消旋体的拆分 3.8 不对称合成 3.9 亲电加成反应的立体化学
H H5C2 Cl
S型 型 2-氯丁烷 氯丁烷
H
C
＊
CH3
＊C
H3C
C2H5 Cl
R型 型
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
一、对映异构体和外消旋体 手性分子 与 互为镜象的分子
对映异构体
相同点： 相同点： 熔点、沸点、相对密度、折光率、 熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶 解度，以及光谱图等物理性质都相同。 解度，以及光谱图等物理性质都相同。在与非手性试剂作 用时，它们的化学性质也一样。 用时，它们的化学性质也一样。 不同之处： 不同之处： 偏振光的作用 旋光方向）不同， 的作用（ 对偏振光的作用（旋光方向）不同，以及在与手性试 剂作用时，化学性质不同。 剂作用时，化学性质不同。
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3.1 物质的旋光性
3.1.1平面偏振光和旋光度 3.1.1平面偏振光和旋光度 平面偏振光和
光是一种电磁波，它是振动前进的， 光是一种电磁波，它是振动前进的，其振动方向垂直 于光波前进的方向。 于光波前进的方向。 普通光是由各种波长的在垂直于前进方向的各个平面 内振动的光波所组成。 内振动的光波所组成。 如图， 如图，圆圈表示一束朝着我们眼睛直射过来的光的横 截面。光波的振动平面可以是A 截面。光波的振动平面可以是A、B、C、D等无数垂直于前进 方向的平面。 方向的平面。
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对映体是一对互相对映的手性分子， 对映体是一对互相对映的手性分子，它们都有 旋光方向相反， 旋光性，二者的旋光方向相反 比旋光度相等。 旋光性，二者的旋光方向相反，比旋光度相等。 如何判断是否存在对映异构体？ 如何判断是否存在对映异构体？是否为手性 分子？ 分子？ 简单判断法： 简单判断法：
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平面偏振光和旋光度 3.1.1 平面偏振光和旋光度
能使偏振光的振动方向向右旋的物质， 能使偏振光的振动方向向右旋的物质，叫做右旋 (dextrorotalory)物质 物质， 表示。 (dextrorotalory)物质，用“d”或“+”表示。 或 能使偏振光的振动方向向左旋的物质， 能使偏振光的振动方向向左旋的物质，叫做左旋 (levorotalory)物质 物质， ”或 表示。 (levorotalory)物质，用“l”或“-”表示。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 旋光性的主体异构体称为旋光异构体
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立体结构的几种表示方法
如乙烷结构的几种表示方法： 如乙烷结构的几种表示方法：
三、构型的标记--在费歇尔投影式上进行 在费歇尔投影式上进行R/S标记： 标记： 在费歇尔投影式上进行 标记
COOH H
最小基团在 横线上
OH CH 3
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(R)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
R、S构型与旋光性无内在联系，即R不代表旋光 性中的右旋，S构型不代表旋光性中的左旋。
2、锯架透视式
用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。所 用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。 有键均用实线表示。 有键均用实线表示。
3、纽曼投影式
把乙烷分子的球棒模型放在纸面上， 把乙烷分子的球棒模型放在纸面上，沿C-C键的轴线投影， 键的轴线投影， 以 表示前面的碳原子及其键，以 表示前面的碳原子及其键， 表示后面的碳原子 及其键。 及其键。
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旋光仪和比旋光度 3.1.2 旋光仪和比旋光度
旋光仪工作原理示意图
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比旋光度
[α ] =
α
l ⋅C
α－样品的旋光度 C－溶液的浓度（g/mL） 溶液的浓度（g/mL） l－ 管长（dm） 管长（dm）
若被测物质是纯液体， 若被测物质是纯液体，则：
α [α ] = l⋅ρ
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
例：C2H5C＊HCH3CH2OH（2-甲基-1-丁醇）
H H5 C 2 HOH 2 C
2-甲基 甲基-1-丁醇 甲基 丁醇
H
CH 3
＊C
C＊
H3C
C2H5 CH2OH
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外消旋体： 外消旋体： 因为左旋体和右旋体的旋光度相同， 因为左旋体和右旋体的旋光度相同，而旋 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光活性的体 系，此体系为外消旋体。 此体系为外消旋体。
最小基团 在竖线上
H C 2H 5 CH3
COOH
Cl
优先次序： 优先次序： Cl>C2H5>CH3>H
命名为： 命名为：(R)-2-氯丁烷 氯丁烷
CH3 H
最小基团在 竖线上
OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(S)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
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COOH H CH 3 OH HO CH 3 COOH H
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次序规则？ （1）手性碳原子所连接的原子或基团按原子序 ） 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。同位 素按相对原子质量大小次序排列。例如： 素按相对原子质量大小次序排列。例如：
[α ]20 D
ρ －液体的密度(g/cm3) 液体的密度(g/cm
20℃时 以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 20℃时，以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 此外还需注明溶剂
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3.2 对映异构现象与分子结构的关系
乳酸分子(CH CH(OH)COOH)的两种立体结构模型 的两种立体结构模型： 乳酸分子(CH3CH(OH)COOH)的两种立体结构模型：
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对称因素
是否存在对映异构体与分子的对称性有关。 对称面(镜面) 对称中心
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对称面(镜面) 设想分子中有一平面， 对称面(镜面)：设想分子中有一平面，它可以把分子 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 对称面 对称面 对称面
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R/S标记法 在楔型式上进行 标记法：在楔型式上进行R/S标记 标记法 标记
1、将最小基团置于 观察者最远处； 观察者最远处； 2、然后从大到小轮 转其他三个基团； 转其他三个基团； 3、若轮转方向为顺 时针，则为R构型， 时针，则为R构型， 反之则为S构型。 反之则为S构型。
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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， 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， 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， 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。 称中心。
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费歇尔投影式
Cl
Cl
H C2H5 CH3
H C H3C C2H5 Cl
C2H5 CH3
H Cl
R型 型
H
H CH3 C2H5 Cl
C2H5 CH3
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立体结构的几种表示方法 1、楔形透视式
用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ 用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ ”或虚线“ 或虚线“ ” 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ ”表示伸向纸平面前方 的键。 的键。
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R/S标记法： 标记法： 标记法
COOH CH3 OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(R)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
H
HOOC H3C HO H
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(S)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H
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（2）当手性碳原子连接的基团的第一个原子相 ） 同时，则还需比较后面的原子。 同时，则还需比较后面的原子。
(CH3)3C
> (CH3)2CH >CH3CH2CH2CH2 > >CH3CH2 >H3C
CH3CH2CH2
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这两个模型的关系就像左手和右手的关系一样： 不能相互叠合，但互为镜象。 互为镜象，但不能相互 叠合的两种构型的分子称为 对映异构体。 与自身镜象不能叠合的分 子称手性分子。具有手性的 分子就有旋光活性。 (chiral molecule)
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手性碳原子：
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
有机化学
6 对映异构
optical isomerism
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3 旋光异构
3.1 物质的旋光性 3.2 对映异构现象与分子结构的关系 3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构 3.4 含2个手性碳原子化合物的对映异构 3.5 环状化合物的立体异构 3.6 不含手性碳原子化合物的对映异构 3.7 外消旋体的拆分 3.8 不对称合成 3.9 亲电加成反应的立体化学
H H5C2 Cl
S型 型 2-氯丁烷 氯丁烷
H
C
＊
CH3
＊C
H3C
C2H5 Cl
R型 型
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
一、对映异构体和外消旋体 手性分子 与 互为镜象的分子
对映异构体
相同点： 相同点： 熔点、沸点、相对密度、折光率、 熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶 解度，以及光谱图等物理性质都相同。 解度，以及光谱图等物理性质都相同。在与非手性试剂作 用时，它们的化学性质也一样。 用时，它们的化学性质也一样。 不同之处： 不同之处： 偏振光的作用 旋光方向）不同， 的作用（ 对偏振光的作用（旋光方向）不同，以及在与手性试 剂作用时，化学性质不同。 剂作用时，化学性质不同。
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3.1 物质的旋光性
3.1.1平面偏振光和旋光度 3.1.1平面偏振光和旋光度 平面偏振光和
光是一种电磁波，它是振动前进的， 光是一种电磁波，它是振动前进的，其振动方向垂直 于光波前进的方向。 于光波前进的方向。 普通光是由各种波长的在垂直于前进方向的各个平面 内振动的光波所组成。 内振动的光波所组成。 如图， 如图，圆圈表示一束朝着我们眼睛直射过来的光的横 截面。光波的振动平面可以是A 截面。光波的振动平面可以是A、B、C、D等无数垂直于前进 方向的平面。 方向的平面。
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对映体是一对互相对映的手性分子， 对映体是一对互相对映的手性分子，它们都有 旋光方向相反， 旋光性，二者的旋光方向相反 比旋光度相等。 旋光性，二者的旋光方向相反，比旋光度相等。 如何判断是否存在对映异构体？ 如何判断是否存在对映异构体？是否为手性 分子？ 分子？ 简单判断法： 简单判断法：
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平面偏振光和旋光度 3.1.1 平面偏振光和旋光度
能使偏振光的振动方向向右旋的物质， 能使偏振光的振动方向向右旋的物质，叫做右旋 (dextrorotalory)物质 物质， 表示。 (dextrorotalory)物质，用“d”或“+”表示。 或 能使偏振光的振动方向向左旋的物质， 能使偏振光的振动方向向左旋的物质，叫做左旋 (levorotalory)物质 物质， ”或 表示。 (levorotalory)物质，用“l”或“-”表示。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 旋光性的主体异构体称为旋光异构体
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立体结构的几种表示方法
如乙烷结构的几种表示方法： 如乙烷结构的几种表示方法：
三、构型的标记--在费歇尔投影式上进行 在费歇尔投影式上进行R/S标记： 标记： 在费歇尔投影式上进行 标记
COOH H
最小基团在 横线上
OH CH 3
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(R)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
R、S构型与旋光性无内在联系，即R不代表旋光 性中的右旋，S构型不代表旋光性中的左旋。
2、锯架透视式
用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。所 用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。 有键均用实线表示。 有键均用实线表示。
3、纽曼投影式
把乙烷分子的球棒模型放在纸面上， 把乙烷分子的球棒模型放在纸面上，沿C-C键的轴线投影， 键的轴线投影， 以 表示前面的碳原子及其键，以 表示前面的碳原子及其键， 表示后面的碳原子 及其键。 及其键。
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旋光仪和比旋光度 3.1.2 旋光仪和比旋光度
旋光仪工作原理示意图
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比旋光度
[α ] =
α
l ⋅C
α－样品的旋光度 C－溶液的浓度（g/mL） 溶液的浓度（g/mL） l－ 管长（dm） 管长（dm）
若被测物质是纯液体， 若被测物质是纯液体，则：
α [α ] = l⋅ρ
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
例：C2H5C＊HCH3CH2OH（2-甲基-1-丁醇）
H H5 C 2 HOH 2 C
2-甲基 甲基-1-丁醇 甲基 丁醇
H
CH 3
＊C
C＊
H3C
C2H5 CH2OH
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外消旋体： 外消旋体： 因为左旋体和右旋体的旋光度相同， 因为左旋体和右旋体的旋光度相同，而旋 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光活性的体 系，此体系为外消旋体。 此体系为外消旋体。
最小基团 在竖线上
H C 2H 5 CH3
COOH
Cl
优先次序： 优先次序： Cl>C2H5>CH3>H
命名为： 命名为：(R)-2-氯丁烷 氯丁烷
CH3 H
最小基团在 竖线上
OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(S)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
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COOH H CH 3 OH HO CH 3 COOH H
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次序规则？ （1）手性碳原子所连接的原子或基团按原子序 ） 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。同位 素按相对原子质量大小次序排列。例如： 素按相对原子质量大小次序排列。例如：
[α ]20 D
ρ －液体的密度(g/cm3) 液体的密度(g/cm
20℃时 以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 20℃时，以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 此外还需注明溶剂
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3.2 对映异构现象与分子结构的关系
乳酸分子(CH CH(OH)COOH)的两种立体结构模型 的两种立体结构模型： 乳酸分子(CH3CH(OH)COOH)的两种立体结构模型：