有机分子的手性与对映异构体
对映异构
比旋光度：旋光性物质的一个物理常数。 在一定温度下，1mL含1g旋光物质的溶 液，在1dm的盛液管中，光源波长（λ） 为589nm（钠光）时，测得的旋光度即 为比旋光度。
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2020/5/11 19:28:00 23
• 在一定温度下，1mL含1g旋光物质的溶液，在 1dm的盛液管中，光源波长（λ）为589nm （钠光）时，测得的旋光度即为比旋光度。可 用下列公式计算：
COOH
COOH
H
OH
HO
H
CH3
CH3
乳酸对映体的Fischer投影式
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4.1.4 对映异构体的表示方法—Fischer投影式2020/5/113119:28:02
COOH
HO
H
COOH
OH
CH3
乳酸对映体的Fischer投影式
H CH3
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4.1.4 对映异构体的表示方法—Fischer投影式2020/5/113219:28:02
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4.1.3 对映异构体的旋光性
旋光仪原理
2020/5/11 19:27:59 21
光源
观察者 返回4.1 目录 结束
4.1.3 对映异构体的旋光性
2020/5/11 19:28:00 22
2、旋光度和比旋光度：
旋光度： 旋光性物质使偏振光的振动面旋转的角
度称为旋光度，用符号“α”表示。
设想分子中有一点，从分子的任一原子或基团
出发，向该点引一直线并延长出去，在距该点等距 离处，总会遇到相同的原子或基团，这个点就叫做 分子的对称中心。
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4.1.2 手性与分子的对称因素
有机化学第三版(胡宏纹)第六章 对映异构(含解答)
可以固定一个基团按顺时针或逆时针调H
=
CH3
H COOH
=
OH H COOH CH3
任意两个基团相互交换得到其对映体构型
四、对映体的命名方法
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R/S命名 对模型或透视式 1）对手性碳原子连接的四个原子（原子团）排序（大到小）
OH
（ ± ）乳酸
等量左旋体与右旋体的混合物称为外消旋体，没有旋光性，
常用（± ）表示
2 －羟基丙酸是手性分子，存在有旋光性的两种构型 外消旋体除旋光性与左旋体和右旋体不同以外，物理性质也
有差异，如（ ± ）乳酸的熔点不是（＋）乳酸或（－）乳酸 的53℃，而是18℃；化学性质则基本相同（各自发生作用）
H2SO4 丙烯酸 与上同 硫酸
2-甲基丁烯 速率、产物 与上同
[α ]D20 +3.82 -3.82 醋酸 [α ]D20 +5.756
沸点 密度 ℃ g/cm3
(+) 2-甲基1-丁醇 (-)2-甲基1-丁醇
折射率 1.4102
128
0.8193
醋酸酯 速率、产 物与上同
128 0.8193
1.4102
H C
CH3 + C Br2
H C
CH3 Br C + Br-
H
Br CH3 C H
1
CH3
H CH3 C H
2
H
H3C
Br C H C
2
CH3 C
Br C
1
H CH3
Br
CH3
H H3C
Br
BrCH3 H Br Br H CH3
CH3 Br H H Br CH3
一 手性---立体(三维)异构 - 分子识别与功能重点实验室 …
“ELN脯氨酰 4-氢化酶”的活性，导致“缺氧诱导 因子”水平下降。
黄皮中分离出来的，(Байду номын сангаас)-黄皮酰胺具有抗衰老，抗缺氧及 促智等作用，(+)-黄皮酰胺不仅无正作用，还有一定抑制 作用。
手性药物的药理作用
通过药物分子与体内的大分子之间严格的手性识别和匹配 而实现的。生物体的酶和细胞表面受体是手性的，两个对 映体在体内以不同的途径被吸收、活化或降解。 多 为例 以DOPA（多巴）为例：
这三位科学家获奖的意义还在于： “他们的发明帮助人们在认识和改造世界中
L-多巴生产工艺
不对称合成中最大的工业化例子 (Novatis, 1996)：
(S)-异丙甲草胺除草剂（>10,000 >10 000 吨/年）
还有，如： 硫醚的不对称氧化：生产抗胃溃疡药，奥美拉唑，的新工艺 应用不对称异构化反应生产薄荷醇---日本高砂公司
5
B）化合物带有三价的杂原子， 如：N, S, P 等
具有角锥形结构，三个基团和孤对电子形成假四面体排列，可能 带有不对称性，即形成中心手性。
Cl N H CH3 N Cl H CH3 N H3C O Ph Ph
在溶液中稳定存在的三元杂环体系，不易翻转。 可分离到稳定的对映体。
Troger碱
两个N原子被环内亚甲 在室温下，N原子中心翻转很快，使对映体无法分离。 在室温下，与磷相邻的键翻转较慢，有可能得到手性膦, 即含磷的手性化合物。 基的固定，三级胺的翻 转受阻，两个对映体可 被拆分。
3.1 手性分子的命名（构型）规则
Fisher命名法则： 相对构型：将尽可能多的手性化合物与标准化合物的构型 相关联，用以推导这些化合物的构型。
有机化学基础知识点手性分子和手性中心
有机化学基础知识点手性分子和手性中心手性分子和手性中心是有机化学中重要的基础知识点。
在分子中存在手性中心的化合物称为手性分子，它们具有非对称的空间结构，在化学性质和生物活性上表现出与其镜像异构体不同的特性。
本文将介绍手性分子和手性中心的概念、性质及其在化学、药学领域中的重要应用。
一、手性分子的概念和性质手性分子是指分子结构中存在手性中心的有机化合物。
手性中心是指一个原子与四个不同的基团连接而形成的碳原子或其他原子。
根据手性中心的不对称性质，手性分子的镜像异构体称为对映异构体或镜像异构体。
手性分子的对映异构体之间在理论上是完全一样的，但在物理性质、化学性质、生物活性等方面却存在明显的差异。
手性分子的不对称性导致其旋光性质，即能使平面偏振光改变振动方向。
对映异构体的旋光性相等但方向相反，可以通过测定旋光度来区分和鉴定手性分子。
二、手性分子的分类和表示方法手性分子可以分为R体和S体两种类型，它们是通过Cahn-Ingold-Prelog规则进行分类的。
当四个连接在手性中心上的基团按照优先级由高到低顺序排列时，如果顺时针方向排列则为R体，逆时针方向排列则为S体。
表示手性分子时一般使用立体式投影图或楔形/横杠式表示，以准确展示手性中心的立体构型。
三、手性分子的化学性质手性分子的化学性质常常与它们的对映异构体有明显的差异。
例如，L-和D-丙氨酸是两种对映异构体，具有完全相同的化学成分，但在生物活性、酶的反应速率、光学活性度等方面存在差异。
这是由于生物体内的酶对手性分子的选择性较强，可以与特定的对映异构体发生特定的反应。
四、手性分子的应用领域手性分子在化学合成、医药研究等领域有广泛的应用。
在有机合成中，手性催化剂可以选择性地催化手性底物的反应，从而有效合成目标手性化合物。
在药学领域，由于手性分子的对映异构体在生物活性方面的差异，合成和使用手性药物成为一种重要的手段。
通过选择性制备特定手性的药物，可以提高治疗效果，减少副作用。
有机化学中的手性识别与拆分
有机化学中的手性识别与拆分有机化学是研究有机物质的结构、性质和变化的学科。
手性识别与拆分是有机化学中一个重要的研究领域，它涉及到手性化合物的性质、合成和应用等方面。
本文将从手性的概念、手性识别的方法、手性拆分的策略等方面进行探讨。
手性是指分子或物质的非对称性质。
在有机化学中，手性分子由不对称的碳原子或其他原子组成，它们的镜像异构体无法通过旋转或平移重叠，因此具有不同的性质。
手性分子的存在对于生命体系、药物研究和有机合成等领域具有重要意义。
手性识别是指区分手性分子的方法和技术。
目前，常用的手性识别方法包括光学方法、核磁共振方法、质谱方法和色谱方法等。
其中，光学方法是最常用的手性识别方法之一。
光学活性物质对于不同偏振光的旋光度有不同的响应，通过测量旋光度可以确定手性分子的结构和组成。
核磁共振方法则是通过测量手性分子在磁场中的响应来识别手性。
质谱方法和色谱方法则是利用分子的质量差异或分子在柱上的分离来实现手性识别。
手性拆分是指将手性分子分离为其对映异构体的过程。
手性拆分的策略多种多样，常见的手性拆分方法包括晶体拆分、化学拆分和生物拆分等。
晶体拆分是通过晶体生长的方式将手性分子分离为不同的晶体，进而得到对映异构体。
化学拆分则是通过化学反应将手性分子转化为其他化合物，从而实现手性分子的拆分。
生物拆分则是利用生物体系中的酶或其他生物分子对手性分子进行选择性催化，从而实现手性分子的分离。
手性识别与拆分在药物研究和合成中具有重要的应用价值。
在药物研究中，手性药物的对映异构体往往具有不同的药理活性和毒性。
因此，通过手性识别和拆分可以选择性地合成和使用具有更好活性和安全性的手性药物。
在有机合成中，手性识别和拆分可以帮助合成化学家选择性地合成手性分子，从而提高合成效率和产率。
总之，手性识别与拆分是有机化学中的重要研究领域。
通过手性识别和拆分，我们可以更好地理解和利用手性分子的性质，为药物研究和有机合成等领域提供更多的选择和可能性。
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
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
完全分开。
第九节 制备单一手性化合物的方法
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
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。
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。
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。
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
有机化学基础知识点整理立体化学中的手性识别
有机化学基础知识点整理立体化学中的手性识别立体化学中的手性识别手性是有机化学中一个非常重要的概念，广泛应用于药物合成、材料科学等领域。
手性识别作为手性合成的前提和基础，是有机化学中的基础知识点之一。
本文将对手性的概念、手性分子的产生原因以及手性识别的方法进行整理和介绍。
一、手性的概念手性是指分子不具备轴对称性或面对称性，不能与其镜像重合的性质。
手性分子由手性中心或手性轴引起，具有两种不同的立体异构体，称为对映异构体或对映体。
对映体之间的相互转化需要打破化学键，因此具有非常高的化学和生物活性差异，尤其在药物研发中具有重要的作用。
二、手性分子的产生原因手性分子的产生主要有两种原因：空间异构和动力学异构。
1. 空间异构空间异构是由于手性分子的分子结构产生的，包括手性中心、手性轴和手性面。
手性中心是指一个分子中有一个碳原子与四种不同的基团连接，或者是一个原子具有两个或两个以上的非环顺式键。
手性中心对称关系下的两个异构体通过对称中心对立，互为镜像。
手性轴是指没有手性中心的分子，但其结构存在旋转轴。
手性轴的旋转将分子转化为其镜像分子。
手性面是指没有手性中心和手性轴的分子，但其结构存在镜面反射形成的平面。
2. 动力学异构动力学异构是指分子在一定条件下，通过化学反应或物理作用发生构象变化而产生的异构体。
这种异构体的转化一般不需要打破化学键，可以通过温度、溶剂等因素来控制。
三、手性识别的方法手性识别的方法主要包括实验方法和理论方法两种。
1. 实验方法实验方法是通过物理性质或化学性质的差异来进行手性的识别。
常用的实验方法包括：（1）旋光法：利用手性分子旋光光线的性质来确定其手性。
（2）质谱法：利用手性分子在质谱仪上的质谱图特征来判断其手性。
（3）核磁共振法：利用手性分子在核磁共振谱仪上的信号差异来区分其手性异构体。
2. 理论方法理论方法是通过计算机模拟和量子化学方法来预测和解释手性分子的性质和行为。
常用的理论方法包括：（1）密度泛函理论：利用电子结构计算方法和密度泛函理论来预测手性分子的光学旋光性质。
有机化学手性碳原子化合物
含两个手性碳原子化合物的对映异构
一、 含两个不同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
COOH
H
OH HO
H
H
Cl
Cl
H
COOH
COOH
(1) 对映体 (2)
m.p 173℃
[α
]
20
D
-7.1°
173℃ +7.1°
(± ) 外消旋体 m.p 145℃
COOH
COOH
H
OH
HO
H
Cl
H
H
Cl
COOH
COOH
0.29 nm
苯环间碳碳键旋转受阻，产生位阻构象异构。
HH
当同一环上邻位有不对称取代时（取代基或原子体积较大）, 整个分子无对称面、无对称中心, 分子有手性。
某些原子或基团的半径如下：
H
COOH
CH3
F
Cl
Br
0.094 0.156 0.173 0.138 0.189 0.211
I 0.220
OH 0.145
对映异构
对映异构是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的 立体异构现象。
对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，只是对平面偏振 光的旋转方向（旋光性能）不同。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。
分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。
OH
COOH (1) 对映体
COOH (2)
[α ]2D0
+12°
-12°
（± ）酒石酸 外消旋体
COOH
COOH
H
OH HO
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有机分子的手性与对映异构体有机分子的手性是指分子的非对称性，也就是分子上存在着镜像对
称的两个异构体。
这两个异构体称为对映异构体。
手性分子的存在对
于化学和生物领域有着重要的意义。
本文将从手性的定义、对映异构
体的形成机制、手性与生物活性的关系等方面进行探讨。
一、手性的定义
在化学中，手性是指分子或离子不能与其镜像相重合的性质。
这意
味着手性分子具有非对称性，不能通过旋转或平移相互转化。
手性分
子中镜像对称的异构体称为对映异构体，它们的物理和化学性质在绝
大多数情况下是完全相同的，但在与手性体系作用时可能表现出差异。
二、对映异构体的形成机制
对映异构体的形成与手性中心密切相关。
手性中心是指一个原子或
原子团与分子中其他成员相连的方式有两个非重叠的镜像形式。
当一
个分子中含有手性中心时，就可能存在对映异构体。
手性中心常见的
原子有碳、磷等。
对映异构体的形成是由于手性中心的两个不同空间
构型之间的非对称性所导致的。
三、手性与生物活性的关系
手性分子在生物领域中具有重要的意义，这主要体现在对生物活性
的影响上。
许多药物、天然产物以及生物体内的重要分子都是手性分子。
例如，左旋肾上腺素和右旋肾上腺素是对映异构体，但两者在生
物活性方面有着不同的作用。
类似地，合成药物中的对映异构体也可
能具有不同的治疗效果或副作用。
四、手性分离技术
由于对映异构体的存在可能导致不同的生物活性，手性分离技术在
化学和制药领域中具有重要的应用价值。
常用的手性分离方法包括手
性合成、手性色谱、手性萃取等。
这些技术可以有效地分离手性分子，从而研究和应用手性分子的特性和活性。
五、手性的应用领域
手性分子广泛应用于各个领域，包括药物研发、农药制造、食品添
加剂、香料、化妆品等。
由于手性分子在生物体内的活性差异，研究
和应用手性分子能够提高药物的疗效、减少不良反应，或者提升化学
反应的产率和选择性。
六、发展趋势与展望
随着科学技术的进步和人们对手性分子的认识不断深入，手性化合
物的研究和应用领域将持续拓宽。
一方面，对手性分子的研究将有助
于揭示手性在生命科学中的作用机制，进而开发出更有效的药物和治
疗方法。
另一方面，手性分离技术的发展也将在工业领域中发挥重要
作用，提高化学产品的质量和效益。
总结：
有机分子的手性与对映异构体是化学中一个重要的概念。
手性的定
义和对映异构体的形成机制对于理解手性分子的性质和行为具有重要
意义。
手性分子与生物活性之间存在着密切的关系，手性分离技术的发展也为研究和应用手性分子提供了有效的手段。
未来，随着对手性分子认识的不断深入，手性化合物的研究和应用前景将更加广阔。