内消旋体和非对映异构体的概念
第七章 对映异构
H S-2-氯丁烷
直接根据Fischer投影式命名的简便方法介绍：
COOH 中 H OH 大 CH3 小 R-(-)-乳酸 CH2Cl 中 HOCH2 HO
COOH H
CH3 S-(+)-乳酸 H
最小基在横 键上，纸面 走向与实际 走向相反.
小
Cl
H S-2,3-二氯丙醇
大
最小基在竖 HOCH2 Cl 键上，纸面 走向与实际 CH2Cl 走向相同. R-2,3-二氯丙醇
—C —O
N C —C ≡N 看作 —C — N N C
Question 4:
1.比较 —C(CH3)3 与 —C≡CH的优先次序.
2.比较
与 —C≡CH的优先次序。
常见基团的先后次序：
—I >—Br > —Cl > —SO3H >—SH > —F >—O—C—R > —OR O >—OH > —NO2 > —NR2 > —NHR > —NH2 > —CCl3 > —CO2H > — C —NH2 > —C—H > —CH2OH > —C≡N > O O >—C≡CH >—C(CH3)3 >—CH=CH2 >—CH(CH3)2 >—CH2CH2CH3 > —CH2CH3 > —CH3 > —D > —H > （孤对电子）；
-CH2CH2CH3 > -CH2CH3 > -CH3 -CH2CH2CH3 <-CH-CH3 CH3
H C C C C C H
H
(3) 遇到双键或叁键时，则当作两个或三个单键看待。(重键化单) —CH=CH2 看作 —CH —CH2 C O —C=O H 看作 H C C C C —C≡CH 看作 —C — C—H C C
对映异构
1. 对映异构概念（手性碳、对映体、外消旋体、内消旋体） 2. R/S构型的规则及标记方法 3. 各种对映体的书写方法
● 难点：
1. fischer投影式、Newman式和透视式的互换 2.环状化合物的立体异构 3.动态立体化学（亲电加成）
1
4.1 异构体的分类
构造异构 structural isomerism
5
2．物质的旋光性
● 在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
●结论：
两种化合物不是同一类物质
6
（1）能使平面偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性，具有 旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。
（2）不具有旋光性的物质叫做非旋光性物质。
● 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“α”表示。
● 分子绕中心轴旋转360 0/ n后，得到一种主体形象，然后把垂直 于此轴的平面作为镜面，得到的镜像与原分子主体形象相同，则称此 轴为n重交替对称轴－ Sn 。
H
Cl 旋转 90。
Cl
H
-H
Cl
HH
Cl
HH
H
Cl S4
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
-
H
● S1＝，S2＝і
● 有n重交替对称轴－ Sn的分子没有手性。 ● 对称分子 (Symmetric Molecules)：具有σ、i、Sn 分子。 ● 非对称分子 (Dissymmetric Molecules)：仅具有Cn的分子。
12
(3)对称轴 ( Cn ，对称操作为旋转)
● 以设想直线为轴旋转 360 0/ n，得到与原分子相同的分子，该直 线称为n重对称轴（又称n阶对称轴）。
有机化学第五章 旋光异构
S
几个？
H H3C CH3CH2 Cs COOH H3C H
S
S
S
试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对映关系的有哪
H C2H5 COOH A COOH H3C H C2H5 D CH3 H COOH E COOH H CH3 C2H5 F C2H5 CH3 B C2H5 H CH3 COOH G COOH H
手性分子具有光学活性——旋光性（使平面偏振光发生旋转的
性质）。
平面偏振光： 通过Nicol棱镜，仅 在一个平面上振动的光。
平面偏振光
Nicol prism
普通光
振动方向与晶轴平行 的光才能通过
自1808年首次发现偏振光后不久，到1811年人们就注意到石英晶体有 两种形式，它们之间的关系如同物体和镜像的关系，既完全相似却又 不能互相叠合。这两种晶体对偏振光都有同样的旋光度但旋光方向相 反。还有一些无机盐晶体像氯酸钾，溴酸锌等也有旋光性，但这些晶 体一旦熔化或溶于水，旋光性也随之消失。后来人们又发现像松节油 、樟脑、乳酸等一类天然有机化合物，无论在固态条件下或是在液态 或溶于水后仍能保持旋光性。也就是说，这些化合物的旋光性是由这 些化合物的分子结构所决定的。只要结构不变，旋光性也不会改变。
COOH C H3C H OH
-
与镜象不能重叠的分子，称为手性分子。 分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的 两种分子，称为对映异构体（简称：对映体）。
Van’t Hoff J J 提出碳的四面体结构学说，并最早提出 旋光性是由于分子缺少对称性而产生的。 判断化合物的手性——考察分子的对称性（因素）
5.1.2 对称性因素
1）平面对称因素()
Cl C H C Cl H
第六章 对映异构习题答案
第六章对映异构1、说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体：答案：（1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）比旋光度：通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm (10cm)长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）对应异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）非对应异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2、下列化合物中有无手性C（用*表示手性C）（1）（2）（3）（4）答案：（1）*（2）无手性碳原子（3）**（4）3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：解：分子式为C3H6DCl的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对应异构体。
（手性）：（无手性）Cl CH 2CH 3HD DH ClCH 2CH 3CH 2Cl CH 3HDDHCH 2ClCH 3CH 2D CH 3HClClHCH 2DCH 34、 ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。
从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案：(1)Cl 2CHCH 2CH 3(1) CH 3CCl 2CH 3(2) ClCH 2CHClCH 3(3) ClCH 2CH 2CH 2Cl (4)(2) 解：A 的构造式：CH 3CCl 2CH 3 B 的构造式：ClCH 2CH 2CH 2Cl (3)(4)另两个无旋光性的为：CH 2ClCCl 2CH 3ClCH 2ClCHCH 2Cl5、指出下列构型式是R 或S 。
大学化学-第五章-对映异构
钠光灯
平面偏振光
光平面旋转
3
3. 旋光度和比旋光度
（＋）表示右旋 （－）表示左旋
α：旋光度； [α]：比旋光度；
t：温度；
λ：光波长；
C：样品浓度，单位 g/ml；
l: 样品管长度，单位 dm
分子的手性（而不是手性碳）是其具有旋光性 和对映异构现象的充分必要条件。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
除了旋光方向和与手性试剂的反应外，对映体 具有相同的物理和化学性质。
1. 对称面
凡有对称面的分子，不具手性，也没有对映异 构体。
2. 对称中心 有对称中心的分子没有手性。
Cl C
H
H C
Cl
如果一个分子既无对称面也无对称中心， 分子就具有手性。
四. 对映体构型的表示方法－Fischer投影式 分子模型的四面体构型投影在纸面上。 COOH
HO H COOH
CH3 HO
H
CH3
Fischer式
2
Fischer投影式的画法及其含义
• 把横向的基团朝前，竖向的朝后。 • 用光对准分子模型垂直纸面照射，手
性碳用十字交差点表示。 • 因此，Fischer投影式就被赋予了“横
前竖后”的立体含义。
注意： • 不能离开纸面翻转。离开纸面翻转
180o，将变成其对映体。 • 在纸面上转动180o构型不变。
CH2CH3
CH2CH3
H3C
C Cl
H
Cl C CH3 H
CH3
CH3
enantiomers
非对映异构体
含有1个手性碳原子的化合物有2个对映体。 含有2个手性碳原子的化合物最多有4个对映体 和非对映体。 含有n个手性碳原子的化合物最多有2n个对映体 和非对映体。
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
第六章 对映异构
第六章对映异构1. 举例说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对映异构体：⑷非对映异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体答案:（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mL含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对映异构体。
（4）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）一对对映体的右旋体和左旋体等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内由于含有相同的手性碳原子，并存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 判断下列化合物哪些具有手性碳原子（用*表示手性碳原子）,哪些没有手性碳原子但有手性.（1）（2）（4）（5）答案:（1）（2）无手性碳原子3.分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：⑴（手性）⑵（无手性）⑶（手性）⑷（无手性）⑸4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？答案:(1)(2) A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl(3)(4)另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和 CH3CCl2CH2Cl5. 指出下列构型式是R或S。
答案:R 型 S型S型S型6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
第五章 立体化学
四、判断对映体的方法
有三种方法可以用来判断一个分子是否 存在对映体: 1.建造一个分子和它的镜像的模型，如果 两者不能重合，就存在对映体。 2. 如果分子有对称面，那么它和其镜像 就能重合，就不存在对映体。 3.如果一个分子有一个手性碳原子，它就 具有对映异构现象，有一对对映体。
第二节 费歇尔(Fischer)投影式
D-(-)-甘油酸
D-(-)-乳酸
D.L命名法的使用有一定的局限性,它只适用与甘油醛结构 类似的化合物.目前，仍用于糖类和氨基酸的构型命名
二、 R.S构型命名法
R/S 构型标记法分为两步：
(1) 按次序规则确定与手性碳相连的四个原子 或基团的优先次序（或称为“大小” 次序）
3
CH3 C H4 Br1
对称面
内消旋酒石酸分子
问题：内消旋体是否显旋光性？为什么？ 答案：不显旋光性。因为内消旋体有一对 称面，互为对称的两部分对偏振光的影响 相互抵消，使整个分子不表现旋光性。
第六节 构型命名
一、D.L命名法 规则：以甘油醛为标准，Fischer投影式中C* 上羟基处于右侧的为D-构型;反之为L-构型
CH3 H C6H5
S构型
CH3
Br
HO H
S构型
C6H5
COOH HO H
R构型
COOH H3C Cl C6H5
R构型
CH2OH
问题：判断下列手性碳的R、S构型。
R
HO COOH C H
R
H H
CO2H OH OH CH3
CH3
R
R-乳酸
2R,3R-2,3-二羟基丁酸
实物与镜像不重合
不含 对称中心 对称面
CO2H H HO C C OH H HO H
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瑞典皇家科学院于2001年 10月10日宣布，将2001年诺贝 尔化学奖奖金的一半授予美国 科学家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治，以表彰他们在 “ 手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予 美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他在 “ 手性催化氧化反 应”领域所取15得的成就。
第七章 立体化学基础
要点导航
1． 掌握同分异构体的分类、 分子模型的三种表示方法以及它 们之间的相互转换、对映异构体和手性的概念、分子的手性和 对称因素的关系、手性碳原子的概念及对映体的构型标记、外 （内）消旋体和非对映异构体的概念、苏型和赤型的概念、脂 环化合物的立体异构。
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2
要点导航
2．熟悉对映体和非对映体的理化性质、不含手性碳原子化 合物的对映异构。 3．了解平面偏振光和比旋光度有关概念、对映体过量百分 率和光学纯度的概念、旋光异构与生理活性的关系、制备单 一手性化合物的方法、有机反应历程中的立体化学。
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4．色谱分离
• 如果被分离的物质与固定相的吸附作用有差别，或与
流动相的溶剂化作用有差别，则几种物质可以利用色 谱的方法进行分离。色谱分离对映异构体可分为直接
分离法和间接分离法。
13
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三、不对称合成 • 不对称合成泛指一类反应由于手性反应物、试剂、催化剂以
及物理因素（如偏振光）等造成的手性环境，反应物的前手 性部位在反应后变为手性部位时形成的立体异构体不等量， 或在已有的手性部位上一对立体异构体以不同速率反应，从 而形成一对立体异构体不等量的产物和一对立体异构体不等
3
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立体化学简介
立体化学（stereochemistry）是研究分子的立体结构、反 应的立体性及其相关规律和应用的科学。
立体化学的任务是研究分子中原子或基团在空间的排列状 况，及其对分子理化性质、生物效应等的影响。
药物结构中基团在空间的不同排列方式，有可能造成互为 立体异构体的药物分子间存在4 巨大的生物活性差异。
第九节 制备单一手性化合物的方法
8
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一、由天然产物提取
• 手性化合物可以从天然植物、动物、微生物等中分离提取，
该方法原料来源丰富，价廉易得，生产过程相对简单，产品 光学纯度较高。
二、外消旋体的拆分 • 一个非手性化合物在非手性环境中引入第一个手性中心时，
通常都得到外消旋体，然后用9 物理或化学方法将外消旋体的 一对对映体拆分成两种纯净的旋光体，这一过程为外消旋体
的拆分。
9
1．诱导结晶拆分
• 在外消旋体热饱和溶液中，加入一定量的左旋体或右旋体作
为晶种，当溶液冷却时，与晶种相同的异构体便优先析出。 滤出结晶后，另一种旋光异构体在滤液中相对较多，在加热 条件下再加入一定量的外消旋体至饱和，当溶液冷却时，另 一种异构体优先析出。如此反复操作，就可以把一对对映体
完全10分开。
4
举例
• 反式异构体称为富马酸，它是动植物体中的基本代谢中间 体；顺式异构体称为马来酸，但它是有毒的，对组织具有 刺激作用。
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目录
第一节 同分异构体的分类 第二节 分子模型的表示方法 第三节 平面偏振光和比旋光度 第四节 分子的手性和对称因素的关系 第五节 含一个手性碳原子化合物的构型
目录
第六节 含两个手性碳原子化合物的对映异构 第七节 脂环化合物的立体异构简介 第八节 不含手性碳原子化合物的对映异构 第九节 制备单一手性化合物的方法 第十节 立体化学在研究反应历程中的作用
15．生物拆分
• 某些微生物或酶对于对映体中的一种异构体有选择性
的分解作用，利用它们的这种性质可以从外消旋体中 把一种对映异构体拆分出来。例如酶法拆分外消旋苯 基甘氨酸：先把外消旋苯基甘氨酸用醋酐乙酰化，然 后用氨肽酶水解，只有L-N-乙酰化苯基甘氨酸被水解 生成L-苯基甘氨酸，D-构12型的酰胺不变；分离后，将 D-N-乙酰化苯基甘氨酸酸性水解，得D-苯基甘氨酸。