第八章 对映异构
合集下载
对映异构—对映体构型的表示方法(药学有机化学课件)
COOH COOH
HO C H3C H
C OH H CH3
特点：使用不同的线段，表示化学键的不同伸展方向，即实前虚后 优点：直观形象 缺点：只能用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表示简单分子，且书写较复
有机化学/ 对映体构型的表示方法
费歇尔投影式
一、费歇尔投影式书写规则（投影规则）
规则1：横前竖后，手性碳在中间 规则2：主链在竖线，编号最小在上端
二、费歇尔投影式投影方法
二、费歇尔投影式投影方法
三、费歇尔投影式实例
有机化学/ 对映体构型的表示方法
锲形式
楔型式：直接表示出分子的三维空间的立体结构，又称为 透视式。
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
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
有机化学 第八章 对映异构
4）交替对称因素(Sn) ——了解
Cl H3C H H H Cl H CH3
旋转180o
H H3C H H Cl Cl CH3 H
Cl H3C H H H Cl H CH3
具有旋转反映对称因素的分子是对称分子。非手性分子。 一般情况下，不具有对称面和对称中心的分子， 其实物与镜影不能重叠，该分子称为不对称分子 或手性分子。Br* *来自* OH * * COOH
8.4 构型的表示法、构型的确定和构型的标记
8.4.1 构型的表示法
（1）透视式（三维结构）
COOH C CH3 H OH COOH H C CH3 HO
（2）Fischer 投影式：
[投影规则]
投影时，与手性碳相连横向两个键朝
前，竖向两个键向后，交叉点为手性碳。（横前竖后）
凡具有对称面、对称中心、交替对称轴（极少数
情况）其中一种对称因素的分子，都能与其镜像
分子叠合，都是非手性分子。反之，都不具有上
述对称因素的分子，是手性分子。是否有对称轴
对分子是否有手性没有决定作用。
只要能判断一个分子既没有称面，也没有
对称中心，一般能初步断定它是一个手性分
子。 凡是手性分子，实物与其镜象不能重叠，互
左旋体与右旋体，旋光度相同、旋光方向相反。 对映体之间的异同点
（1）物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数 值相等，仅旋光方向相反。 （2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的 性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。
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。
( + ) CH3CHCOOH OH ( ) CH3CHCOOH OH ( + ) CH3CHCOOH OH
对映异构-有机化学
泳衣品牌
它们不同对映体
表现出相反作用。
对于含手性碳原子的药物，即便是同一药物，
产生的生物活性，有的强弱不一，有的甚至
这是因为生物大分子（如酶、受体、抗体等）或它的 活性部位具有手性，具有一定的立体构型和构象，所以 它要求和它相互作用的的生物活性分子（如神经递质、
激素、药物、毒物等）也要具有和它相适应的立体化学
二 含一个手性碳原子化合物的对映异构
手性碳原子：
泳衣品牌与四个不同的原子或原子团相
* CH CH CO O H 3 OH
连的碳原子。 例如：乳酸分子
(一) 对映异构体
COOH C CH3 H OH H HO COOH
对
互为实物与镜
影关系，不能 相互重叠的两
C CH3
映 体
S-(+)-乳酸
R-(-)-乳酸
5、迅猛增长的市场需求，刺激了手性药物的研究与开发。
§9.1 偏振光和旋光性
一、偏振光和物质的旋光性
光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。
光束先进方向
光源
尼可尔棱镜 (偏振片)
与棱镜晶轴 平行的振动 平面
晶轴 b a c d
普通光
a 平面偏振光
有无数个振动平面，振动平面与光的前进方向 相垂直
-1 2 °
0° （ m） 酒 石 酸
0°
内消旋体（分子中有对称面）
内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物。
(有平面 对称因素)。内消旋体无旋光性。 具有两个手性中心的内消旋结构一定是（R、S）构 型。 外消旋体与内消旋体异同： 外消旋体与内消旋体的共同之处是：二者均 无旋光性，但本质不同。 外消旋体：是混合物，可拆分出一对对映体。 内消旋体：是化合物，不能拆分。
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 -。
- 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)。
S HO R H CHO H OH CHO
H HO CHO OH R H S CHO
a
＝
b
c
对体
d
内消旋体(meso)
内消旋体：有手性碳而没有旋光性的立体异构体
1、外消旋体与内消旋体的异同
（1）相同点：无旋光性（原因不同）； （2）不同点：物理性质不同 外消旋体:混合物，可拆分； 内消旋体:单一化合物，不可拆分。 2、苏式构型和赤式构型
直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物
2、Fischer投影式
（1）投影原则
HOOC
COO H
H H3C
OH
HO
H CH 3
① 主C链竖置，且编号小者 置于上端
COOH H C CH3 OH
COOH HO C CH3 H
② 横前竖后
③ 横线与竖线交点：手性C 原子。
COOH H OH CH3
HO
COOH H CH3
l ——盛液管的长度（dm） C ——溶液的浓度（g.mL-1）
3、比旋光度是旋光性物质的一个物理常数
例如：葡萄糖：[α]D20 = +52.2°（水）
§8.2 对映异构体和手性分子
一、对映异构和手性
1、对映异构体
化合物互为实物和镜像，但它们不能重合，因此它们是一对异 构体，互为对映，称为对映异构体。
分子的结构包括分子的构造、构型和构象。
碳链（碳架）异构 官能团位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构 同分异构
顺反异构
构型异构
立体异构
构象异构
光学异构
立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序 相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
§8.1 物质的旋光性
一、平面偏振光
光束前进方向
CH3
CH3
顺-1,2-二甲基环丁烷
反-1,2-二甲基环丁烷 （1R,2R)-1,2-二甲基环丁烷
H H3C
CH3 H
H3C H
H CH3
(1S,2S)-1,2-二甲基环丙烷
(1R,2R)-1,2-二甲基环丙烷
§8.4 具有多个手性碳原子的化合物
一、含多个不同C*化合物的对映异构 * * HOOC-CH(OH)-CH(Cl)-COOH
内消旋体 结论：用平面式分析，化合物是内消旋体。 用构象式分析，化合物是外消旋体。
（2）反-1,2-二甲基环己烷
2、1，3-取代
内消旋体
对映体
3、1，4-取代
存在对称面，无对应异构
思考：以下化合物的立体异构体数目
⑴ 桥环化合物
* * 樟脑
O
（2种）
O
O
⑵ 同时含双键（环）和C* * CH3CH=CH-CHCH 3 Cl
S－乳酸
① 最小基团在竖键：三个基团顺时针：R；逆时针：S；
CHO Cl H C2H5
Cl H C2H5 CHO
R-2-氯丁醛
S-2-氯丁醛
② 最小基团在横键：三个基团顺时针：S；逆时针：R。
C2H5 H Cl CHO
小竖键，顺实向 小横键，反实向
R-2-氯丁醛
（2）构型与系统命名法
CH3
CH3
1
COOH H H
1
COOH
1
COOH H Cl H Cl
1 2 3 4
COOH
HO Cl
H H
HO H
3 4
3 4
Cl
3 4
COOH
COOH
COOH
COOH
(2R,3R)
(2S,3S)
(2S,3R)
(2R,3S)
对映体 非对映异构体 非对映异构体：不是镜像关系的旋光异构。
对映体
HO
H
HO
2
2
2
1、非对映异构体性质特点 （1）物理性质不同如：m.p，b.p，nD等； （2）旋光性不同； （3）化学性质相似，反应速率不同。 2、含n个不同C*立体异构体数目为2n
手性：把实物和镜像不能重合的现象。
2、对映异构现象的发现
1848年 ， Pasteur，外消旋酒石酸钠铵
1874年，碳原子四面体学说的提出。
镜子
3、手性碳和手性分子
手性碳原子：与四个不同的原子或原子团相连的碳原子， 用“ * ”号标出。
*
CH3-CH-CH2-CH3 Br
H CH 3
CH3 * CH3-CH-CH-CH3 OH
三、旋光度
旋光度（ α）：旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角度。 1、α与浓度、盛液管长度成正比。 2、比旋光度：单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光度， 用[α]表示。 a t [a]l = l C
[α] λ t ——比旋光度； t ——测量时的温度； λ——测量时所采用的光波波长； α——由仪器测得的溶液的旋光度；
2、R / S标记法（绝对构型标记法）
（1）标记步骤 ① 按照大小次序规则，确定大小次序；
② 将最小的原子或原子团置于距观察者最远处； ③ 观察其余三个原子或原子团由大到小的排列方式。 顺时针—— R；
OH
逆时针—— S。
OH
C2 H5 H CH3
H
CH3 C2 H5
－OH → －C2H5 → －CH3 R－2－氯丁烷
CH3CH=
*
CH3
4个立体异构体
§8.6 不含手性碳原子的手性分子
一、含有其它手性中心的旋光异构体
R N
103-105次/秒
N R
R'
R' R"
"R
不可拆分
H 3C C 6H 5
+ N
C H2 C H
CH 2
CH2 C6 H 5
可拆分
除C外，N、S、P、As 等也能作 手性中心
二、丙二烯型的旋光异构体
不相同的C* 数 对映异构体数 外消旋体数
1 2 3 4 n
2
4 8 16 2n
1 2 4 8
2n-1
3、差向异构体
1
CO O H
1
H H -
Cl 4CO O H
3
差向异构体：在C*≧2立体异构体中，只有一个C*构 型不同，其他都相同的立体异构体。
CHO H H H OH OH OH CH2 OH
－OH→ －C2H5 → －CH3 为 S－2－氯丁烷
S－型
R－型
（2）R／S标记法直接应用于Fischer投影式
COOH H CH3 OH
从右后方观察
－OH → －COOH → －CH3为顺 时针排列
R－乳酸
从左后方观察
HO
－OH → －COOH → －CH3为逆时 针排列
COOH H CH3
光源
光波的振动方向与光的前进方向垂直
在一个平面上振动的光， Nicol棱镜 普通光 称为平面偏振光，简称偏 振光或偏光。
二、旋光性和旋光仪
非旋光性物质：乙 醇、丙酮等
起偏镜
检偏镜
¦ α
旋光仪
旋光性物质：乳 酸、葡萄糖等
旋光性：某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角度的性质。 旋光方向：顺时针旋转---右旋体（+） 逆时针旋转---左旋体（-）
Ê Ó Í È © (+)-¸ D-Ð Í
CHO H OH CH2OH H
COOH OH CH2OH
COOH H CH3 OH
D－（＋）－甘油醛
D－（－）－甘油酸
D－（－）－乳酸
构型与旋光方向是两个不同的概念，无必然联系
COOH H2N CH3 H
COOH H CH3 NH2
L－2－氨基丙酸
D－2－氨基丙酸
有更迭对称轴 无手性
既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。
§8.3 具有一个手性碳原子的化合物
一、对映异构体 1、具有一个手性碳的化合物有一对对映异构体
2、对映异构体的性质
1、一般物理性质相同： m.p，b.p，密度等；
2、旋光度相同，旋光方 向相反； 3、化学性质一般条件相 同，在手性条件下不同； 手性环境：偏振光、手性 溶剂、手性试剂等。 4、生理活性不同
CH3 CH3
COOH
有i不是手性分子
H OH OH H
COOH
2、 对称面（σ）
一个平面把分子分割成互为镜像的两部分，这个平面就是分 子的对称面。
H C H3C
CH3 C H
无对称面
有σ不是手性分子
3、 对称轴（Cn）
以设想一穿过分子的直线为轴，旋转360。/ n，得到与原分子 相同的分子，该直线称为n重（阶）对称轴。
H Cl Cl H
H Cl Cl H
Cl H Cl
-
H
反射对称操作是轴、面两个对称操作的组合。
有反射对称轴无手性
小结：判别手性分子的依据
对称元素 对称面 对称轴
对称中心
反射对称轴（或 旋转反射轴）
对称操作
判别手性的依据
反映（射） 有对称面无手性
旋转 倒反 旋转+反映 不能作为区别手 性的依据
有对称中心 无手性
COOH HO
翻 转
H CH3
翻 转
互为对映异构
④ 将C*上的四个基团中的任意三个轮转（顺时针或反 时针），构型不变；
OH
COOH
COOH
HOOC
CH3
H
H CH3
OH
=
H3C
OH
H
⑤ 将C*上的任意两个对调奇数次，构型改变；对调偶数次， 构型不变。
H
HOOC
CH3
OH
互为对映异构
互为对映异构
H HO CHO OH R H S CHO
a
＝
b
c
对体
d
内消旋体(meso)
内消旋体：有手性碳而没有旋光性的立体异构体
1、外消旋体与内消旋体的异同
（1）相同点：无旋光性（原因不同）； （2）不同点：物理性质不同 外消旋体:混合物，可拆分； 内消旋体:单一化合物，不可拆分。 2、苏式构型和赤式构型
直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物
2、Fischer投影式
（1）投影原则
HOOC
COO H
H H3C
OH
HO
H CH 3
① 主C链竖置，且编号小者 置于上端
COOH H C CH3 OH
COOH HO C CH3 H
② 横前竖后
③ 横线与竖线交点：手性C 原子。
COOH H OH CH3
HO
COOH H CH3
l ——盛液管的长度（dm） C ——溶液的浓度（g.mL-1）
3、比旋光度是旋光性物质的一个物理常数
例如：葡萄糖：[α]D20 = +52.2°（水）
§8.2 对映异构体和手性分子
一、对映异构和手性
1、对映异构体
化合物互为实物和镜像，但它们不能重合，因此它们是一对异 构体，互为对映，称为对映异构体。
分子的结构包括分子的构造、构型和构象。
碳链（碳架）异构 官能团位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构 同分异构
顺反异构
构型异构
立体异构
构象异构
光学异构
立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序 相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
§8.1 物质的旋光性
一、平面偏振光
光束前进方向
CH3
CH3
顺-1,2-二甲基环丁烷
反-1,2-二甲基环丁烷 （1R,2R)-1,2-二甲基环丁烷
H H3C
CH3 H
H3C H
H CH3
(1S,2S)-1,2-二甲基环丙烷
(1R,2R)-1,2-二甲基环丙烷
§8.4 具有多个手性碳原子的化合物
一、含多个不同C*化合物的对映异构 * * HOOC-CH(OH)-CH(Cl)-COOH
内消旋体 结论：用平面式分析，化合物是内消旋体。 用构象式分析，化合物是外消旋体。
（2）反-1,2-二甲基环己烷
2、1，3-取代
内消旋体
对映体
3、1，4-取代
存在对称面，无对应异构
思考：以下化合物的立体异构体数目
⑴ 桥环化合物
* * 樟脑
O
（2种）
O
O
⑵ 同时含双键（环）和C* * CH3CH=CH-CHCH 3 Cl
S－乳酸
① 最小基团在竖键：三个基团顺时针：R；逆时针：S；
CHO Cl H C2H5
Cl H C2H5 CHO
R-2-氯丁醛
S-2-氯丁醛
② 最小基团在横键：三个基团顺时针：S；逆时针：R。
C2H5 H Cl CHO
小竖键，顺实向 小横键，反实向
R-2-氯丁醛
（2）构型与系统命名法
CH3
CH3
1
COOH H H
1
COOH
1
COOH H Cl H Cl
1 2 3 4
COOH
HO Cl
H H
HO H
3 4
3 4
Cl
3 4
COOH
COOH
COOH
COOH
(2R,3R)
(2S,3S)
(2S,3R)
(2R,3S)
对映体 非对映异构体 非对映异构体：不是镜像关系的旋光异构。
对映体
HO
H
HO
2
2
2
1、非对映异构体性质特点 （1）物理性质不同如：m.p，b.p，nD等； （2）旋光性不同； （3）化学性质相似，反应速率不同。 2、含n个不同C*立体异构体数目为2n
手性：把实物和镜像不能重合的现象。
2、对映异构现象的发现
1848年 ， Pasteur，外消旋酒石酸钠铵
1874年，碳原子四面体学说的提出。
镜子
3、手性碳和手性分子
手性碳原子：与四个不同的原子或原子团相连的碳原子， 用“ * ”号标出。
*
CH3-CH-CH2-CH3 Br
H CH 3
CH3 * CH3-CH-CH-CH3 OH
三、旋光度
旋光度（ α）：旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角度。 1、α与浓度、盛液管长度成正比。 2、比旋光度：单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光度， 用[α]表示。 a t [a]l = l C
[α] λ t ——比旋光度； t ——测量时的温度； λ——测量时所采用的光波波长； α——由仪器测得的溶液的旋光度；
2、R / S标记法（绝对构型标记法）
（1）标记步骤 ① 按照大小次序规则，确定大小次序；
② 将最小的原子或原子团置于距观察者最远处； ③ 观察其余三个原子或原子团由大到小的排列方式。 顺时针—— R；
OH
逆时针—— S。
OH
C2 H5 H CH3
H
CH3 C2 H5
－OH → －C2H5 → －CH3 R－2－氯丁烷
CH3CH=
*
CH3
4个立体异构体
§8.6 不含手性碳原子的手性分子
一、含有其它手性中心的旋光异构体
R N
103-105次/秒
N R
R'
R' R"
"R
不可拆分
H 3C C 6H 5
+ N
C H2 C H
CH 2
CH2 C6 H 5
可拆分
除C外，N、S、P、As 等也能作 手性中心
二、丙二烯型的旋光异构体
不相同的C* 数 对映异构体数 外消旋体数
1 2 3 4 n
2
4 8 16 2n
1 2 4 8
2n-1
3、差向异构体
1
CO O H
1
H H -
Cl 4CO O H
3
差向异构体：在C*≧2立体异构体中，只有一个C*构 型不同，其他都相同的立体异构体。
CHO H H H OH OH OH CH2 OH
－OH→ －C2H5 → －CH3 为 S－2－氯丁烷
S－型
R－型
（2）R／S标记法直接应用于Fischer投影式
COOH H CH3 OH
从右后方观察
－OH → －COOH → －CH3为顺 时针排列
R－乳酸
从左后方观察
HO
－OH → －COOH → －CH3为逆时 针排列
COOH H CH3
光源
光波的振动方向与光的前进方向垂直
在一个平面上振动的光， Nicol棱镜 普通光 称为平面偏振光，简称偏 振光或偏光。
二、旋光性和旋光仪
非旋光性物质：乙 醇、丙酮等
起偏镜
检偏镜
¦ α
旋光仪
旋光性物质：乳 酸、葡萄糖等
旋光性：某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角度的性质。 旋光方向：顺时针旋转---右旋体（+） 逆时针旋转---左旋体（-）
Ê Ó Í È © (+)-¸ D-Ð Í
CHO H OH CH2OH H
COOH OH CH2OH
COOH H CH3 OH
D－（＋）－甘油醛
D－（－）－甘油酸
D－（－）－乳酸
构型与旋光方向是两个不同的概念，无必然联系
COOH H2N CH3 H
COOH H CH3 NH2
L－2－氨基丙酸
D－2－氨基丙酸
有更迭对称轴 无手性
既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。
§8.3 具有一个手性碳原子的化合物
一、对映异构体 1、具有一个手性碳的化合物有一对对映异构体
2、对映异构体的性质
1、一般物理性质相同： m.p，b.p，密度等；
2、旋光度相同，旋光方 向相反； 3、化学性质一般条件相 同，在手性条件下不同； 手性环境：偏振光、手性 溶剂、手性试剂等。 4、生理活性不同
CH3 CH3
COOH
有i不是手性分子
H OH OH H
COOH
2、 对称面（σ）
一个平面把分子分割成互为镜像的两部分，这个平面就是分 子的对称面。
H C H3C
CH3 C H
无对称面
有σ不是手性分子
3、 对称轴（Cn）
以设想一穿过分子的直线为轴，旋转360。/ n，得到与原分子 相同的分子，该直线称为n重（阶）对称轴。
H Cl Cl H
H Cl Cl H
Cl H Cl
-
H
反射对称操作是轴、面两个对称操作的组合。
有反射对称轴无手性
小结：判别手性分子的依据
对称元素 对称面 对称轴
对称中心
反射对称轴（或 旋转反射轴）
对称操作
判别手性的依据
反映（射） 有对称面无手性
旋转 倒反 旋转+反映 不能作为区别手 性的依据
有对称中心 无手性
COOH HO
翻 转
H CH3
翻 转
互为对映异构
④ 将C*上的四个基团中的任意三个轮转（顺时针或反 时针），构型不变；
OH
COOH
COOH
HOOC
CH3
H
H CH3
OH
=
H3C
OH
H
⑤ 将C*上的任意两个对调奇数次，构型改变；对调偶数次， 构型不变。
H
HOOC
CH3
OH
互为对映异构
互为对映异构