第八章立体化学
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8 立体化学
CH3 * * C 2H 5
35
OH OH
C2 H 5 * OH
2. 对映异构体构型的命名
（1） D、L命名法
CHO H OH CH2OH D-(+)-甘油醛 HO CHO
D、L与 “+、-” CH2OH 没有必然的联系
H
L-(-)-甘油醛
规定：羟基在右边为右旋，称D型，羟基在左边为 左旋，为L型。
镜像不能重叠，称对映异构现象。
对映异构体（enantiomers）：一个化合物的分
子与其镜像不能相互重合，称这两个分子为对映异构体。
13
手性：一个物体若自身与其镜像不能重叠。 手性分子(chiral molecules)： 不能与自身镜像重合的分子。 非手性分子(achiral molecules) ： 能够与自身镜像重合的分子。 手性分子是不对称分子；非手性分子 是对称分子。
CH3 HO C H
OH >
CH2CH3 >
CH3 > H
• 从次序最小的基团背后看上去
CH3 H OH Et
HO CH3 CH3 HO H CH2CH3
CH2CH3
(–)–2–丁醇
食指
H Et
中指 (R)–2–丁醇 拇指
38
• 其它三个基团由大到小为顺时针方向时 为R型；反时针时为S型
CH3 CH3CH2 OH
26
手性分子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳
原子。
有左旋和右旋两种异构体，如何表示？
1.构型的表示法：
用分子模型可清楚
地表示出手性碳原
子的构型，但不方便。
27
（1）透视式
将手性碳表示在纸面上，用实线表示纸面上的键，用虚
有机化学：第8章-立体化学
H
Cl 旋转 90。
Cl
Cl
HH
Cl
HH
Cl
Cl
H
23
H
-H
Cl
Cl
Cl
Cl
H
-
H
Cl HH
Cl
8.1 手性和对映体
有4重交替对称轴的分子
24
8.1 手性和对映体
❖ 对称性与手性的关系
❖非手性分子——凡具有对称面、对称中心或交替对称轴的 分子，都能与其镜像重合.
❖手性分子——既没有对称面,又没有对称中心,也没有交替 对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子.
❖7.1 多环芳烃分类 ❖7.2 联苯及其衍生物 ❖7.3 多苯代脂烃 ❖7.4 稠环芳烃-萘及其衍生物 ❖7.5 稠环芳烃-蒽及其衍生物 ❖7.6 稠环芳烃-菲及其衍生物 ❖7.7 稠环芳烃-其它稠环芳烃 ❖7.8 有机化合物与环境污染 ❖7.9 非苯芳烃
1
回顾
第8章 立体化学
❖8.1 手性和对称性 ❖8.2 旋光性和比旋光度 ❖8.3 分子的手性和手性碳原子 ❖8.4 构型的表示法、构型的确定和标记 ❖8.5 含手性碳原子化合物的旋光异构 ❖8.6 环状化合物的立体异购 ❖8.7 不含手性碳原子化合物的对映异构 ❖8.8 手性分子的获得
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 官能团异构(如:醚/醇) 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational
构象异构 conformational
顺反, Z、E异构 对映异构
H
H
H
H
H
H
HH
HH
HH
立体化学
HH
重叠式:
H H
H
H H
能量高，不稳定 ( 因 非键张力大 ) ，一般 含0.5%
交叉式:
H H H
H H
非键张力小，能量低， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定。一般含99.5%
注意：
室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能 垒很低(～12.6KJ/mol)
以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图， 乙烷的能量变换曲线如下：
乙烷的交叉式构象
H H
H
C
C
H H H H
H
H H
H H
H H
H H
H
H
H H
楔形式
锯架式
纽曼式
乙烷的重叠式构象
能 量 最 高 的 最 不 稳 定 构 象
乙烷的重叠式构象
H H
H HH H H H
C H H
C
H H H H
HH H
H
H H
楔形式
锯架式
纽曼式
介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
第二章 2.4.3 环己烷的构象
饱和烃:烷烃和环烷烃
椅型 稳定
船型 不稳定
两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变；
室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9% 以上)。 为什么椅型构象稳定?
Conformational Energy
直立键和平伏键 Axial and Equatorial Positions
H H H H
5 其它碳环的构象
主要是环丙烷和环丁烷（小环）、环戊 烷和环庚烷（普通环）的构象。 小环的特点是角张力和扭转张力很大； 普通环的张力较小（如环己烷），构象多受 扭转因素的影响；在中环（环辛烷到环十一 烷）中，取代基之间的跨环范德华相互作用 对构象有重要影响。
第八章立体化学
i
OH ②对称中心 H
. H
H
OH
CH3 H
08-2 水、氨对称轴
C2 H
O
C3 H H N
③对称轴
CH3
H H 旋转360／n度，分子相同
分子有对映异构的条件——既无对称面，也无对称中心
分子是否含有手性C*是最常用的判定标准。
4、手性碳和对映异构体之间什么关系？ 08-3 若含一个C*， 一个手性碳 只有两种空间排列方式。 只有两种结构式， 任换两个基团，变成对映体； 一对对映异构体。 换三个基团，仍是自身。 左旋体和右旋体。两者的等量混合物，称为外消旋体。 5、对映异构体怎么命名？ ——R/S命名法(系统) bCOOH COOH ①按次序规则由大到小排列四 m.p. []25 D 个基团a＞b＞c＞d ( – )乳酸 53℃ -2.60 a C C OH I＞Br＞Cl＞F＞O＞N＞C＞H HO c H H CH3 CH3 (＋)乳酸 53℃ +2.60 (R)-乳酸 (S)-乳酸 ②把最小基团d放在远处， 看 a a (±)乳酸 18℃ —— a→b→c的顺序。顺时针，R； R S C C c 逆时针，S。——方向盘定则 左右旋表示旋光方向， d c d 不是命名。 b b
检偏镜 [ ] +900
C l
l—dm C—g· -1 mL
例如：右旋乳酸 []25＝+2.60(水) D
②物质的旋光度，需要通过改变浓 度或者改变盛液管长度的方式测定 左旋？右旋？ 两次，才能确定。
3、什么样的结构会产生对映异构体？ 对映异构是由 于分子的不对 称结构引起的
①对称面
因为用平面书写方式表达 立体结构，所以使用菲舍 尔投影式的原则是——
有机化学 第八章 立体化学
C2H5 Cl Cl
19
H
CH3 H Cl Cl H C2H5 Cl H
CH3 H Cl C2H5 Cl Cl
CH3 H H C 2H 5 H H
CH3 Cl Cl C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
20
注意: 注意
D,L是相对构型,与假定的 、 甘油醛相关联而确定的构型 甘油醛相关联而确定的构型。 D,L是相对构型,与假定的D、L甘油醛相关联而确定的构型。R,S 是相对构型 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型（ 、 ） 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型（R、S） 。 两种标记法的依据： 两种标记法的依据：R／S法依据与＊C相连的四个原子或基团 法依据与＊ 的大小顺序； 法依据与D 甘油醛的构型是否相同。 的大小顺序；D／L法依据与D-甘油醛的构型是否相同。 无论是D,L还是R,S标记方法， D,L还是R,S标记方法 无论是D,L还是R,S标记方法，都不能通过其标记的构型来判 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质， 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质，而对化合 物的构型标记只是人为的规定 人为的规定。 物的构型标记只是人为的规定。 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向， 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向，还 是依靠测定。 是依靠测定。
锲形式
COOH H OH CH3
Fischer投影式 投影式
项：
(1)不能离开纸面翻转；可以沿纸面旋转 )不能离开纸面翻转；可以沿纸面旋转180°，但不能旋转 ° ° 但不能旋转90° 或270°。 ° (2) 基团交换次数可以为偶数次，不能为奇数次；亦可以一基团 基团交换次数可以为偶数次 不能为奇数次； 偶数次， 不动，另三基团顺或逆时针轮换（相当于交换两次）。 不动，另三基团顺或逆时针轮换（相当于交换两次）。
第八章 立体化学对映异构
l ??
? : 旋光度；c: 溶液浓度 (g/mL)；ρ: 纯液体密度(g/mL) ；l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响，要注明所用溶剂。
例: 在20℃时，以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°，记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记： (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(较优基团)>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开始看，经过b，再到c。 ? 若方向是 顺时针 的，则该手性碳原子的构型标记为 “R”；若为逆时针，则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
? : 旋光度；c: 溶液浓度 (g/mL)；ρ: 纯液体密度(g/mL) ；l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响，要注明所用溶剂。
例: 在20℃时，以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°，记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记： (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(较优基团)>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开始看，经过b，再到c。 ? 若方向是 顺时针 的，则该手性碳原子的构型标记为 “R”；若为逆时针，则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
第八章 旋光异构(立体化学)
16
•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 动的光波组成。 •偏振光：只在某一平面上振动的光，叫做“平面偏振光”， 简称“~”。
17
旋光活性和比旋光度 1. 旋光活性
•使偏振光振动平面旋转的物质，称为“旋光活性物 质”．它使偏振光振动平面旋转的角度称为“旋光 度”．(浓度、盛液管长度、温度、光波波长、溶剂
≡
≡
23
（2）Ｆischer投影式
乳酸的分子模型和投影式
Ｆischer投影式: 1.两个竖立的键 —向纸面背后伸去的键; 2.两个横在两边的键—向纸面前方伸出的键. 3.碳架竖向排列，编号小的放在上面。
24
思考：指出下列各组结构之间的关系 （对映体或相同化合物）
OH OH H COOH H CH3 COOH
1. 化学分离法
通过与旋光性拆分剂（从自然界生物体中获得）作用，生成 非对映异构体，利用其物理性质上的不同而将其分开（如分馏或 分步结晶），最后除去拆分剂得纯的单旋体。
(+)-酸-(-)-碱
+)-酸+(-)-碱 (_
结晶分离 (-)-酸-(-)-碱
(+)-酸-(-)-碱 (-)-酸-(-)-碱
HCl HCl
•手性碳原子的概念—与四个互不相同 的基团相连的碳
原子。
W C X Z Y
镜面
W Y Z C X
• 有且只有一个手性碳原子的分子一定是手性分子。
21
例：乳酸CH3CHOHCOOH
*
O
* CH 3 CH
C
OH
OH Lactic acid
乳酸
22
构型的表示法，构型的确定和构型的标记 构型的表示法 （1）锲形式——比较直观
•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 动的光波组成。 •偏振光：只在某一平面上振动的光，叫做“平面偏振光”， 简称“~”。
17
旋光活性和比旋光度 1. 旋光活性
•使偏振光振动平面旋转的物质，称为“旋光活性物 质”．它使偏振光振动平面旋转的角度称为“旋光 度”．(浓度、盛液管长度、温度、光波波长、溶剂
≡
≡
23
（2）Ｆischer投影式
乳酸的分子模型和投影式
Ｆischer投影式: 1.两个竖立的键 —向纸面背后伸去的键; 2.两个横在两边的键—向纸面前方伸出的键. 3.碳架竖向排列，编号小的放在上面。
24
思考：指出下列各组结构之间的关系 （对映体或相同化合物）
OH OH H COOH H CH3 COOH
1. 化学分离法
通过与旋光性拆分剂（从自然界生物体中获得）作用，生成 非对映异构体，利用其物理性质上的不同而将其分开（如分馏或 分步结晶），最后除去拆分剂得纯的单旋体。
(+)-酸-(-)-碱
+)-酸+(-)-碱 (_
结晶分离 (-)-酸-(-)-碱
(+)-酸-(-)-碱 (-)-酸-(-)-碱
HCl HCl
•手性碳原子的概念—与四个互不相同 的基团相连的碳
原子。
W C X Z Y
镜面
W Y Z C X
• 有且只有一个手性碳原子的分子一定是手性分子。
21
例：乳酸CH3CHOHCOOH
*
O
* CH 3 CH
C
OH
OH Lactic acid
乳酸
22
构型的表示法，构型的确定和构型的标记 构型的表示法 （1）锲形式——比较直观
有机化学Chapter8(立体化学)
—— 设 想 分 子 中 有 一 条 直 线 , 当 分 子 以 此 直 线 为 轴 旋 转 360º /n 后 , 再用一个与此直线垂直的平面进行反映 ( 即作出 镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全相同,这条直线就 是交替对称轴. 4
(Ⅰ) 旋转90º 后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ) 有4重交替对称轴的分子
相同，但在空间的排列方式不同。
构象异构 顺反异构
CH3 H C C CH3 H
CH3 H C C H CH3
C异构：本章学习
8.1 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
左右手互为镜象
桂林风情
镜象与手性Chirality的概念
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位臵异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational 对映非对映异构 构象异构 conformational
顺反，Z、E异构
[α]λ =
t
α ρ l· B
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。 若所测的旋光物质为纯液体，只要把ρB换成液体的密
度ρ即可。
比旋光度只决定于物质的结构。
各种化合物的比旋光度是它们各自特有的物理常数.
乳酸
CH3CHCOOH OH
*
右旋体
α ° [ ] 20 D = + 3.8
α ° ] 20 左旋体 [ D = － 3.8
构造异构，分子中原子互相联接的方式和次序
不同而产生的异构现象。
(Ⅰ) 旋转90º 后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ) 有4重交替对称轴的分子
相同，但在空间的排列方式不同。
构象异构 顺反异构
CH3 H C C CH3 H
CH3 H C C H CH3
C异构：本章学习
8.1 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
左右手互为镜象
桂林风情
镜象与手性Chirality的概念
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位臵异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational 对映非对映异构 构象异构 conformational
顺反，Z、E异构
[α]λ =
t
α ρ l· B
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。 若所测的旋光物质为纯液体，只要把ρB换成液体的密
度ρ即可。
比旋光度只决定于物质的结构。
各种化合物的比旋光度是它们各自特有的物理常数.
乳酸
CH3CHCOOH OH
*
右旋体
α ° [ ] 20 D = + 3.8
α ° ] 20 左旋体 [ D = － 3.8
构造异构，分子中原子互相联接的方式和次序
不同而产生的异构现象。
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*
H C 2H 5
Br
H
C2H5
C(CH3)3
第八章立体化学
3.透视式与Fischer式间的转化
H 3C * H
Br Br
*
H C 2H 5
H 3C
H
H Br Br
C 2H 5
Br
CH3
H
H
Br
C H 第八章立体化学 2 5
4. Newman式与Fischer式间的转化
第八章立体化学
同分异构现象
碳链异构
构造异构
官能团异构
constitutional
位置异构
同分异构
互变异构
isomerism
构型异构 configurational
顺反异构 对映(旋光)异构
立体异构
Stereo- 构象异构
σ单键旋转异构
conformational 叔胺翻转异构
第八章立体化学
立体异构：（Stereoisomerism）
第八章立体化学
第八章立体化学
对映异构与非对映异构（旋光异构）
H
H
H
H
H
HH
H
H
H HO
CH 2Cl CH 3
Cl2H C H3C
OH
Mirror
Mirror
第八章立体化学
立体异构：（Stereoisomerism）
• 构象异构：
–分子中的原子或基团沿单键旋转造成 重叠式 交叉式
–药物（右旋）香料 氨基酸（左旋）
第八章立体化学
区分对映异构体的重要意义：
O
H2N
OH
O H NH2
苦味
O
H2N
OH
O H2N H
甜味
Asn(天冬酰胺）
第八章立体化学
HO
HO
H2N H
HO
COOH HO
H NH2 COOH
L-多巴
D-多巴
第八章立体化学
H
O
N
O
O
N H
O
镇静剂
H
O
N
O
O
N H
O
强畸胎剂
Thalidomide
(反应停）
分子中 含手性 碳原子
充分性？ 必要性？
分子具 有手性
第八章立体化学
一、手性碳原子与手性分子之间的 关系
1.必要性?
——手性分子是否必然含有手性碳原子？
a
aa
a
CC C
C CC
b
bb
b
手性分子不一定含有手性碳原子。
第八章立体化学
2.充分性?
——含有手性碳原子的分子是否一定是手性分子？
* HO
COOH
1、什么是对映异构？
——互为镜像，不能重合的两个结构式。
√
×
第八章立体化学
C2H5
C2H5
OH
* 2-丁醇 CH3–CH–CH2CH3 HO C H CH3
C H OH
CH3
OH
[]2D5＝+13.520 []2D5＝-13.520
？ 异丙醇 CH3–CH–CH3 不是手性碳
乳酸
OH
* CH3–CH–COOH
第八章立体化学
8.2旋光性和比旋光度
（1）什么叫旋光性？
只有一个振动平面的光
——欲知旋光性，先说偏振光
与棱镜晶
Nicol棱镜
轴平行的
(偏振片)
振动平面
偏振光
晶轴
旋光度——
ba c d 普通光
不旋旋光光性物质 光活性物质
有无数个振动平面，振动平面与光的前 进方向相垂直
（2）旋光性怎样测定？
旋光仪工作原理示意图
旋光度不旋旋光光物物质质 —与浓度C有关 —与长度l有关
光源
起偏镜
明确两 个问题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
盛液管
①能够体现物 质特性的是— —比旋光度[]
刻度盘 观察 目镜
+900
检偏镜
[ ]
C l
l—dm C—g·mL-1
例如：右旋乳酸 []2D5＝+2.60(水)
亮暗
+1800
②物质的旋光度，需要通过改变浓
度或者改变盛液管长度的方式测定
对映异构是由于 分子的不对称结 构引起的
①对称面
.i
OH CH3
C2
C3
O
②对称中心 H H
CH3
H
③对称轴 H
H
H H
N
H
H
OH 旋转360／n度，分子相同
分子有对映异构的条件——既无对称面，也无对称中心
分子是否含有手性C*是第最八章常立体用化学的判定标准。
什么样的分子是手性分子？
一、手性碳原子与手性分子之间的 关系
[]2D5＝-2.60 COOH
HO C H CH3
第八章立体化学
[]2D5＝+2.60 COOH C
H OH CH3
2、对映异构体之间性质有什么差别？ 化学性质、物理性质均相同，只有旋光性不同。旋
光能力相同，方向相反。对映异构也叫旋光异构。具有 旋光性的物质成为光活性物质。
第八章立体化学
3、什么样的结构会产生对映异构体？
怎样表示对映异构体？
1.透视式
COOH
COOH
C H
OH H 3C
C H
HO CH3
对映体
第八章立体化学
2.Fischer 投影式
COOH
HO
H
CH3
规则：
横前竖后
第八章立体化学
COOH
HO
H
COOH
H
OH
CH3
CH3
对映体
第八章立体化学
3.透视式与Fischer式间的转化
H 3C
CH 3
B r CH 3
左旋？右旋？ 两次，才能确定。
8.4 构型的表示法、构型的确定和标记
书写方式（Fischer projections）
A
B
D C
sawhorse projection
A
C
D
B
A
C
D
B
Fischer projection
上 --- 碳链头端 下 --- 碳链末端 横线 --- H及取代基
第八章立体化学
H
HOOC
OH
==
.H
H
* HO
COOH
H
HOOC
OH
HO
COOH
H
. HO H
H OH
H
HO
COOH
HOOC
COOH
含有手性碳原子的分子也不一定是手性分子
第八章立体化学
二、产生手性分子的充要条件
实体和镜像不能重合
既无对称面又无对称中心的分子，不能与其镜 像重合 即：其为手性分子，具有对映异构体。
• 构型异物：
–顺反异构（几何异构）（cis-trans） EZ命名 烯烃 环状化合物
–对映异构（光学异构，旋光异构）：
• 分子具有手性（R-S构型），具有一个手性碳， 二个与二个以上手性碳的化合物，不具有手性 中心的不对称分子。
第八章立体化学
环状化合物的立体异构，环烷烃环上只要有两个碳原子各连不 同的取代基就有顺反异构
第八章立体化学
第八章 立体化学
8.1 手性和对映体 8.2 旋光性和比旋光度 8.3 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构 8.4 构型的表示法、构型的确定和标记 8.5含有多个手性碳原子的化合物的对映异构
第八章立体化学
异构现象：
• 构造异构：原子或基团相互连接的方式和 次序不同
• 立体异构：基团相互连接的方式和次序相 同，但在三维空间的排列方式不同
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第八章立体化学
8.1 手性和对映体 Some chiral objects in our life
第八章立体化学
含一个手性碳原子的分子
连接四个不同基团——不 对称C原子(手性C*)
第八章立体化学
对映异构体
互为镜像对映关系，相似而不能重合的一对
同分异构体。
2-溴丁烷
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H C 2H 5
Br
H
C2H5
C(CH3)3
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3.透视式与Fischer式间的转化
H 3C * H
Br Br
*
H C 2H 5
H 3C
H
H Br Br
C 2H 5
Br
CH3
H
H
Br
C H 第八章立体化学 2 5
4. Newman式与Fischer式间的转化
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同分异构现象
碳链异构
构造异构
官能团异构
constitutional
位置异构
同分异构
互变异构
isomerism
构型异构 configurational
顺反异构 对映(旋光)异构
立体异构
Stereo- 构象异构
σ单键旋转异构
conformational 叔胺翻转异构
第八章立体化学
立体异构：（Stereoisomerism）
第八章立体化学
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对映异构与非对映异构（旋光异构）
H
H
H
H
H
HH
H
H
H HO
CH 2Cl CH 3
Cl2H C H3C
OH
Mirror
Mirror
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立体异构：（Stereoisomerism）
• 构象异构：
–分子中的原子或基团沿单键旋转造成 重叠式 交叉式
–药物（右旋）香料 氨基酸（左旋）
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区分对映异构体的重要意义：
O
H2N
OH
O H NH2
苦味
O
H2N
OH
O H2N H
甜味
Asn(天冬酰胺）
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HO
HO
H2N H
HO
COOH HO
H NH2 COOH
L-多巴
D-多巴
第八章立体化学
H
O
N
O
O
N H
O
镇静剂
H
O
N
O
O
N H
O
强畸胎剂
Thalidomide
(反应停）
分子中 含手性 碳原子
充分性？ 必要性？
分子具 有手性
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一、手性碳原子与手性分子之间的 关系
1.必要性?
——手性分子是否必然含有手性碳原子？
a
aa
a
CC C
C CC
b
bb
b
手性分子不一定含有手性碳原子。
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2.充分性?
——含有手性碳原子的分子是否一定是手性分子？
* HO
COOH
1、什么是对映异构？
——互为镜像，不能重合的两个结构式。
√
×
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C2H5
C2H5
OH
* 2-丁醇 CH3–CH–CH2CH3 HO C H CH3
C H OH
CH3
OH
[]2D5＝+13.520 []2D5＝-13.520
？ 异丙醇 CH3–CH–CH3 不是手性碳
乳酸
OH
* CH3–CH–COOH
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8.2旋光性和比旋光度
（1）什么叫旋光性？
只有一个振动平面的光
——欲知旋光性，先说偏振光
与棱镜晶
Nicol棱镜
轴平行的
(偏振片)
振动平面
偏振光
晶轴
旋光度——
ba c d 普通光
不旋旋光光性物质 光活性物质
有无数个振动平面，振动平面与光的前 进方向相垂直
（2）旋光性怎样测定？
旋光仪工作原理示意图
旋光度不旋旋光光物物质质 —与浓度C有关 —与长度l有关
光源
起偏镜
明确两 个问题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
盛液管
①能够体现物 质特性的是— —比旋光度[]
刻度盘 观察 目镜
+900
检偏镜
[ ]
C l
l—dm C—g·mL-1
例如：右旋乳酸 []2D5＝+2.60(水)
亮暗
+1800
②物质的旋光度，需要通过改变浓
度或者改变盛液管长度的方式测定
对映异构是由于 分子的不对称结 构引起的
①对称面
.i
OH CH3
C2
C3
O
②对称中心 H H
CH3
H
③对称轴 H
H
H H
N
H
H
OH 旋转360／n度，分子相同
分子有对映异构的条件——既无对称面，也无对称中心
分子是否含有手性C*是第最八章常立体用化学的判定标准。
什么样的分子是手性分子？
一、手性碳原子与手性分子之间的 关系
[]2D5＝-2.60 COOH
HO C H CH3
第八章立体化学
[]2D5＝+2.60 COOH C
H OH CH3
2、对映异构体之间性质有什么差别？ 化学性质、物理性质均相同，只有旋光性不同。旋
光能力相同，方向相反。对映异构也叫旋光异构。具有 旋光性的物质成为光活性物质。
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3、什么样的结构会产生对映异构体？
怎样表示对映异构体？
1.透视式
COOH
COOH
C H
OH H 3C
C H
HO CH3
对映体
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2.Fischer 投影式
COOH
HO
H
CH3
规则：
横前竖后
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COOH
HO
H
COOH
H
OH
CH3
CH3
对映体
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3.透视式与Fischer式间的转化
H 3C
CH 3
B r CH 3
左旋？右旋？ 两次，才能确定。
8.4 构型的表示法、构型的确定和标记
书写方式（Fischer projections）
A
B
D C
sawhorse projection
A
C
D
B
A
C
D
B
Fischer projection
上 --- 碳链头端 下 --- 碳链末端 横线 --- H及取代基
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H
HOOC
OH
==
.H
H
* HO
COOH
H
HOOC
OH
HO
COOH
H
. HO H
H OH
H
HO
COOH
HOOC
COOH
含有手性碳原子的分子也不一定是手性分子
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二、产生手性分子的充要条件
实体和镜像不能重合
既无对称面又无对称中心的分子，不能与其镜 像重合 即：其为手性分子，具有对映异构体。
• 构型异物：
–顺反异构（几何异构）（cis-trans） EZ命名 烯烃 环状化合物
–对映异构（光学异构，旋光异构）：
• 分子具有手性（R-S构型），具有一个手性碳， 二个与二个以上手性碳的化合物，不具有手性 中心的不对称分子。
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环状化合物的立体异构，环烷烃环上只要有两个碳原子各连不 同的取代基就有顺反异构
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8.1 手性和对映体 8.2 旋光性和比旋光度 8.3 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构 8.4 构型的表示法、构型的确定和标记 8.5含有多个手性碳原子的化合物的对映异构
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异构现象：
• 构造异构：原子或基团相互连接的方式和 次序不同
• 立体异构：基团相互连接的方式和次序相 同，但在三维空间的排列方式不同
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含一个手性碳原子的分子
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对映异构体
互为镜像对映关系，相似而不能重合的一对
同分异构体。
2-溴丁烷
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