有机化学课件第六章 对映异构
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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。
有机化学课件6-对映异构
第六章 对映异构 Enantiomerism
构造异构：凡分子中原子互相连接次序的不同而产生的异 构现象称为构造异构，包括碳干异构、位置异构、官能团异构 和互变异构。
立体异构：化合物分子中原子互相连接次序相同，但空间 排列的方式不同，这种异构现象称为立体异构，包括构型异构 和构象异构。在构型异构中又包括顺、反异构和对映异构。
分子中有对称面，它和它的镜象就能够重合，分子 就没有手性，是非手性分子（Achiral molecule），因而它没有对映异构体和旋光性。
2. 对称中心（i） 某些物体或分子中有一点P，通过P点画任何直线，两端有
相同的原子，则点P称为分子的对称中心（用i表示）。如：
Ph COOH HH H F
COOH Ph
具有对称中心的化合物和它的镜象是能重合的，因此它不 具有手性。
3、对称轴 (Cn)：
Cl
H
C H
C
Cl
180° Cl
H
CC
H
Cl
一个物体或分子中如果存在一条轴线，绕这条轴线作一 定角度的旋转，这个物体或分子可以恢复与旋转前一样的形
具有手性的分子称为手性分子（Chiral molecules)
Some chiral objects in our life
手性碳原子：与四个不同的原子或基团相连接的碳原子为不 对称碳原子，这个特征碳原子称为手性中心，不对称碳原子称为 手性碳原子。
物质具有手性就有旋光性和对映异构现象，那么，物质具 有怎样的分子结构才与镜象不能重合，具有手性呢？其实，手 性分子与非手性分子的根本区别就在于分子的对称性，手性分 子是因为缺少某些对称因素，从而不能与镜像相互叠合。 下面介绍分子中常见的几种对称因素：对称面（σ）、 对称中心（i）、对称轴（Cn）、更替对称轴（Sn）。
构造异构：凡分子中原子互相连接次序的不同而产生的异 构现象称为构造异构，包括碳干异构、位置异构、官能团异构 和互变异构。
立体异构：化合物分子中原子互相连接次序相同，但空间 排列的方式不同，这种异构现象称为立体异构，包括构型异构 和构象异构。在构型异构中又包括顺、反异构和对映异构。
分子中有对称面，它和它的镜象就能够重合，分子 就没有手性，是非手性分子（Achiral molecule），因而它没有对映异构体和旋光性。
2. 对称中心（i） 某些物体或分子中有一点P，通过P点画任何直线，两端有
相同的原子，则点P称为分子的对称中心（用i表示）。如：
Ph COOH HH H F
COOH Ph
具有对称中心的化合物和它的镜象是能重合的，因此它不 具有手性。
3、对称轴 (Cn)：
Cl
H
C H
C
Cl
180° Cl
H
CC
H
Cl
一个物体或分子中如果存在一条轴线，绕这条轴线作一 定角度的旋转，这个物体或分子可以恢复与旋转前一样的形
具有手性的分子称为手性分子（Chiral molecules)
Some chiral objects in our life
手性碳原子：与四个不同的原子或基团相连接的碳原子为不 对称碳原子，这个特征碳原子称为手性中心，不对称碳原子称为 手性碳原子。
物质具有手性就有旋光性和对映异构现象，那么，物质具 有怎样的分子结构才与镜象不能重合，具有手性呢？其实，手 性分子与非手性分子的根本区别就在于分子的对称性，手性分 子是因为缺少某些对称因素，从而不能与镜像相互叠合。 下面介绍分子中常见的几种对称因素：对称面（σ）、 对称中心（i）、对称轴（Cn）、更替对称轴（Sn）。
对映异构
有机化合物的同分异构构造异构是指分子式相同，而分子中原子相互连接的次序不同的一种异构现象，包括碳胳异构、位置异构和官能团异构。
构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同引起的异构现象称为立体异构（stereoisomerism ）。
分子中原子在空间的不同排列方式形成了不同的构型或构象，所以立体异构又分为构型异构与构象异构。
例如顺-2-丁烯与反-2-丁烯这种顺反异构即属于构型异构，丁烷的不同构象和环已烷的不同构象都属于构象异构 构型异构不仅包括顺、反异构，对映异构也属于构型异构，对映异构的分子式相同，构造也相同，只是构型不同。
现在可以把异构现象归纳为：顺反异构由于双键不能自由旋转，所以当两个双键碳原子各连有两个不同的原子或基团时，可能产生两种不同的空间排列方式。
例如2-丁烯：(I) 顺-2-丁烯 (II) 反-2-丁烯（沸点3.7 ℃） （沸点0.88 ℃）两个相同基团（如I 和 II 中的两个甲基或两个氢原子）在双键同一侧的称为顺式，在异侧的称为反式。
这种由于分子中的原子或基团在空间的排布方式不同而产生的同分异构现象，称为顺反异构，也称几何异构。
通常，分子中原子或基团在空间的排布方式称为构型，因此顺反异构也是构型异构，它是立体异构中的一种。
需要指出的是，并不是所有的烯烃都有顺反异构现象。
产生顺反异构的条件是除了σ键的旋转受阻外（双键或环），还要求两个双键碳原子上分别连接有不同的原子或基团。
也就是说，当双键的任何一个碳原子上连接的两个原子或基团相同时，就不存在顺反异构现象了。
例如，下列化合物就没有顺反异构体。
构象异构同分异构构型异构顺反异构对映异构立体异构构造异构碳架异构官能团异构位置异构互变异构C=CCH 3CH 3H HHHCH 3CH 3C=CC=C C=C aa a bbca a当与双键相连的两个碳原子上连有相同的原子或基团时，例如上面的(I)和(II)，可采用顺反命名法。
两个相同原子或基团处于双键同一侧的，称为顺式，反之称为反式。
(整理)第六章对映异构1
第六章 对映异构一、 基本内容本章从不对称物质具有旋光性的现象出发,解释了有机化学中不对称性分子产生旋光性原因。
从立体化学的角度对分子的构型进行了阐述。
介绍了各种表示构型的方法。
主要有费歇尔投影式、纽曼投影式、楔型式及锯架式。
介绍了手性的概念及如何用对称元素来判断分子有无手性及如何表示手性碳原子的方法等问题。
在此基础上,引出了对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
在前面各章的基础上强调了反应过程中的立体化学问题。
二、 重点与难点本章的重点是对所学的各种概念的理解和应用,在多做练习的基础上加深对基本内容及有关立体化学知识的理解。
包括R/S 命名法、各种表示构型的方法及相互间的转换、对称元素及其操作、反应过程中的立体化学问题及对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
难点主要体现在对立体化学的理解上。
如表示构型的方法及相互间的转换和反应过程中的立体化学问题。
三、精选题及其解6-1 某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。
（１）取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 o C 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o ,试计算该物质的比旋光度。
（２）把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。
（３）如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。
解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示：t 为测定时的温度（一般为室温,15-30 o C ）；λ为测定时的波长（一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号Ｄ表示）,在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。
（１）将旋光度α＝+2.1o 带入上式,得（２）旋光度为α＝+2.1o ＊２＝+4.1o（３）旋光度为α＝+2.1o /２＝+1.05o１ c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1 o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )6-2 将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。
有机化学第三版(胡宏纹)第六章 对映异构(含解答)
H H CH3
CH3 H Br H
具有对称中心 的分子不是手 性分子
总之，若物质分子在结构上既无对称中心又无对 称面，则这种分子具有手性，为手性分子
第三节
对映体的旋光性
光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直，普 通光可以在与其前进方向垂直的任何一个平面上振动
平面偏振光
仅在一个平面上振动的 光称为平面偏振光，简 称偏振光、偏光
第一节
同分异构现象回顾：
对映异构与手性
碳链异构 构造异构 同 分 异 构 立体异构 构型异构 对映异构 对映异构又称旋光异构或光学异构 官能团异构 官能团位置异构 构像异构 顺反异构
以下分子有没有异构体？有多少种异构体？
a b C d c
a b
a
b
c d
C
①
d c
b
C
②
a
C
③
d c
①≠ ② ＝ ③ 结论：有异构体，有两种异构体 两种异构体间呈什么关系？什么类型的异构？
一、丙二烯型化合物
Cl C H C C
Cl H
C上连接2个不相同的原子或原子团时，有两种构型
二、联苯型化合物
HOOC NO2
O2N COOH
HOOC COOH
O2N
COOH
HOOC
NO2
O2N
NO2
O2N Cl
Cl NO2
HOOC
Cl
Cl COOH
判断分子是否有手性应从分子的整体对称性考虑
第七节
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
大学有机化学6对映异构
尼科尔棱镜 普通光 偏振光
旋光 度
旋光性物质
手性分子
偏振光的振动方向 发生旋转
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6.3.1 物质对偏振光的作用
6.3.2 旋光仪工作原理示意图
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6.3.3 比旋光度
比旋光度
[ ]
l C
－样品的旋光度
C－溶液的浓度 l－ 管长
若被测物质是纯液体，则：
对称面
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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，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，这个点就是对称中心。
对称中心
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交替对称轴(旋转反映轴)：设想分子中有一条直线，
当分子以此直线为轴旋转360/n后，再用一个与此直线 垂直的平面进行反映，如果得到的镜象与原来分子完 全相同，这条直线就是交替对称轴。
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R/S标记法：
COOH CH3 OH
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(R)-2-羟基丙酸
HOOC H3 C HO H
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(S)-2-羟基丙酸
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在费歇尔投影式上进行R/S标记：
小基 在横 线上
COOH H CH3 OH
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6.4 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
H
＊
H
＊
HOOC
C CH3 HO
乳酸
旋光 度
旋光性物质
手性分子
偏振光的振动方向 发生旋转
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6.3.1 物质对偏振光的作用
6.3.2 旋光仪工作原理示意图
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6.3.3 比旋光度
比旋光度
[ ]
l C
－样品的旋光度
C－溶液的浓度 l－ 管长
若被测物质是纯液体，则：
对称面
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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，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，这个点就是对称中心。
对称中心
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交替对称轴(旋转反映轴)：设想分子中有一条直线，
当分子以此直线为轴旋转360/n后，再用一个与此直线 垂直的平面进行反映，如果得到的镜象与原来分子完 全相同，这条直线就是交替对称轴。
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R/S标记法：
COOH CH3 OH
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(R)-2-羟基丙酸
HOOC H3 C HO H
优先次序： OH>COOH>CH3>H
命名为：(S)-2-羟基丙酸
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在费歇尔投影式上进行R/S标记：
小基 在横 线上
COOH H CH3 OH
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6.4 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
H
＊
H
＊
HOOC
C CH3 HO
乳酸
06对映异构
手性：如果物质的分子和它的镜像不能重合，和我 们的左右手相像，那么把物质的这种特征称为手性。
如果分子是手性的，由于它的任何一分子的镜 象并不与其相同，而是它的对映体，对一种旋光性 物质来说，其分子引起的旋光就不会被抵消，结果 就表现出有旋光性。例如：
二. 比旋光度 物质的旋光度与旋光管的长度、溶液的浓度、溶 剂以及测定时的温度和光源的波长均有关系。条件不 同，不仅可改变旋光的度数，还可能改变旋光的方向。 当旋光管的长度是 ldm ，被测物质的浓度是 1g 溶质 ／1mL溶剂时，测出的旋光度称为比旋光度，用［α］ t 表示。它与旋光度的关系是： λ ［α
对称中心
F
Cl
H
H H
F
H
Cl
一般地说，物质分子凡在结构上具有对称面或 对称中心的，就不具有手性，也就没有旋光性。 反之，同时不具有对称面和对称中心的，分子 就有手性和旋光性。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。
苯或环己烷分子有多少个对称面？
提示：环烷烃分子的环骨架 可以看成是平面正多边形
第一节
物质的旋光性
一、平面偏振光和旋光性
1. 偏振光和旋光性的测定 光是一种电磁波，其振动方向与传播方向垂直。 普通光的光波可在垂直于其前进方向的所有平面内 振动，若使之通过一个尼科尔（Nicol）棱镜（其 作用像栅栏），则只有与棱镜晶轴平行平面上振动 的光线通过，这种只在一个平面上振动的光，称为 平面偏振光，简称偏振光或偏光。
CH2CH3 C CH3 H
H3C H
C Cl I
镜面
Cl II
O H H3C C CH2 H2C
O C H CH3
2. 构型的表示方法
有机化学-对映异构
c
最小的基团d 放在竖键上.
顺时针
逆时针
基团次序为：a>b>c>d
2. 若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在横键上
—顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型为S型； 如果是逆时针方向轮转的，则为R型。 顺时针 逆时针
最小的基团d 放在竖键上.
最小的基团d 放在横键上.
基团次序为：a>b>c>d
例如：乳酸CH3CHCOOH手性碳原子的四个基团排队： OH • OH > COOH > CH3 > H.因此乳酸的两种构型可分别 如下识别和标记：
4.3.2.2 R-S标记法
R-S标记法—是根据手性碳原子所连接的四个基 团在空间的排列来标记的： (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﹥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，经过b，再到c轮转看。 •若轮转方向是顺时针的，则该手性碳原子的构型标记 为“R”-（“右”的意思）；反之，标记为“S”
立体异构体——分子的构造(即分子中原子相互联结
的方式和次序)相同,只是立体结构(即分子中原子在 空间的排列方式)不同的化合物是立体异构体.
• 本章主要讨论立体化学中的对映异构.
4.1 旋光性
4.1.1 偏光
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
本章目录
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 旋光性 手性 含一个不对称碳原子的化合物 含一个不对称碳原子的开链化合物 环状化合物的立体异构 构象与旋光性
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CH 3 H H H CH 3 CH 3 COOH OH CH 3 H
S
OH
CH 3
R R R
H Br
正确应用费歇尔投影式
COOH H OH CH 3 COOH
180 °
HO
H CH 3
正确应用费歇尔投影式
COOH H OH CH 3 H OH COOH CH 3 H C 3 H OH COOH
R S R 结论3：任意调换两个原子或基团的位置，调换的次数为奇数次的 构型反转，偶数次的保持 。
OH HOOC H CH 3 H COOH OH CH 3 HO H COOH CH 3
R R R 结论4：固定一个基团不动，其他三个基团按顺时或逆时方向任意 旋转，构型不变。
6.3.3 对映体和外消旋体的性质
1、对映体：物理性质在非手性条件下，熔点、沸点、溶解度 和密度相同；比旋光度大小相等，方向相反； 化学性质：在非手性条件下相同。 2、外消旋体：等物质量的左旋体和右旋体相混合得到的化合物 称作外消旋体。 外消旋体与单独的左旋体和右旋体的物理性质 不同，但化学性质在非手性条件下相同。
如图示
A C A C C A B
例如：
H C 3 C C C H C 3 CH H C 3 3 H H C C C CH 3 CH 3 H C 3 H H C C C C H 3 H C C C C CH 3 3 H C CH 3 3
6.3 具有一个手性碳原子的化合物
6.3.1 对映体及其表示方法 一、对映体：两种立体异构体互为物体和镜象关系且不能重合， 这种异构体称作对映异构体 二、表示方法 楔形式：
HO HOOC CH 3 H H CH 3
o 180 HOOC
CH 3 H
CH CH 3 3 HOOC HO HO HOOC
I II III IV 关系：对映体： I和II，III和IV 内消旋体：无 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV 结论：如含有n个不相同的手性碳原子，光学异构体的数目 n n1 为2 个，对映体的数目为2 。
OH COOH
HO
H H
物
像
像
物像
费歇尔投影式
CH 3 HOOC CH 3 HO HOOC CH 3 H HOOC H CH 3 CH 3 H OH COOH H HO COOH HO H
CH 3 HOOC H OH HO H CH 3 COOH
6.4.3 环状化合物的立体异构
环丙烷衍生物
CH 3 H CH 3 H H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 CH 3 H
CH H 3
I II III IV 关系：对映体：III和IV 内消旋体：I和II 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV 顺反异构：I和III，II和III，I和IV，II和IV
6.4 含有两个手性碳原子的化合物
6.4.1含有两个相同手性碳原子的化合物
H HO OH COOH OH COOH HO COOH H HO H COOH COOH H OH H H COOH COOH HO H COOH OH
1、透视式
H
I II III IV 2、投影式
第六章 对映异构
有机化学教研室 岳国仁
第六章 对映异构
引言: 同分异构体的分类
1、碳干异构 构造异构 同分异构 2、官能团异构 3、官能团位置异构 4、互变异构 顺反异构 构型异构 立体异构 构象异构 对映异构
6.1 物质的旋光性
6.1.1 平面偏振光和旋光性 一、平面偏振光和旋光物质 非旋光物质
1、丙二烯型化合物的手性
B C C C A A A B B C C C A B B B A C C C B A C C C A B A
物
像
物像
手性的条件：A≠B, 即同一个碳原子上所连有的两个基团 不能相同。如A=B,则分子中具有对称面，分子 和其像能够重合，分子就不就不具有手性。
结 论：在绝大多数的情况下，分子如果具有对称面
或具有对称中心，则不具有手性；如不具有 对称面或具有对称中心，则分子具有手性。
练习：
1、只要分子具有对称面，则分子就没有手性； 2、只要分子具有对称中心，则分子就没有手性； 3、只要分子具有对称轴，则分子就没有手性； 4、只要分子具有手性碳原子，则分子就有手性； 5、只要分子有手性，则必然含有手性碳原子 6、只要分子具有一个手性碳原子，则分子就有手性。
2、引申类似化合物
B B B B A A A
A
结论:对于这类具有手性轴的化合物，只要AB两个基团不 同，则分子与其像就不能重合，分子就具有手性； 如相同则分子内存在对称面，分子与其像就能重合， 分子就不具有手性。
6.3.2 具有手性面的化合物
(CH ) 2 8 O O COOH O (CH ) 2 8 COOH O
例如：
H
CH 3
CH 3
i
CH 3
H CH 3
3、对称轴
定义：围绕该直线旋转360/n角度后，得到的化合物与原先的 化合物相同。
C 2 O Hb Ha
o 180
C 2 O Ha Hb H
C 3 N H H
二、分子手性和对称因素的关系
1、有对称面的化合物
A D C B D B A C
（R）
（S）
练习：
CH 3 HOOC HO H H H C 3 COOH
H Br Cl COOH H Cl
OH
CH 3 CH OH 2
R S R
5、非对映体的应用：
酯化
Ph CH COOR ( , R) 分步结晶 CH 3 Ph CH COOR (+, R) CH 3
_ _ Ph CH COOH 来自+) CH 3
+ R-醇
（1）Ph CH COOR ( , R)
CH 3 Ph （2） CH COOR (+, R) CH 3
4、定义 非对映体：含有两个手性碳原子化合物中，其中一个手性 碳的构型完全相同，另外一个相反的异构体。
COOH HO H HO H COOH COOH H OH HO H COOH
内消旋体：分子内部具有对称面，造成内部消旋化，分子 没有手性，这种异构体。
COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH
R S 结论1：以其中一个原子或基团为中心，离开纸面旋转180度， 构型反转
COOH H OH CH 3 CH 3
180 °
HO
H COOH
R R 结论2：以其中一个原子或基团为中心，在纸面内旋转180度， 构型保持
COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH COOH H OH HO H COOH COOH HO H H OH COOH
3、关系：对映体：III和IV 内消旋体：I和II 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV
6.3 其它手性合物
6.3.1 具有手性轴的化合物 一、丙二烯型的化合物
H C H C C H H
结论：由于sp和sp2 杂化轨道的原因，主要是p轨道相互垂直，造 成烯烃的平面相互垂直，所以两边的碳原子上的基团,如左 边在平面内，右边的必然一个指向纸面向里，另一个基团 指向纸面向外。
物
像
物像重合
二、四员的螺环的化合物
1、四员螺环化合物的手性
B B B B A B A A B B B A A
A
A
A
物
像
物像不能重合
结论：由于sp3杂化轨道的原因，造成和中心碳原子的四个原子或 基团为四面体构型，所以有两个基团在平面内，必然另外两个一 个指向纸面向里，另一个基团指向纸面向外。
A D C B B
A D C
3、不对称碳原子：与四个原子或原子相连的碳原子称为不对称 碳原子，通常用“C*”标记。
练习：找出不对称碳原子
CH CH CH CH 3 2 3 Cl
* *
D
Ph CH CH 3
* * OH
_
_ Ph CH COOH ( )
水解
CH 3 Ph CH COOH (+) CH 3
外消旋体的拆分
6.4.2 含有两个不相同手性碳原子的化合物
COOH H OH H Cl COOH COOH HO H Cl H COOH COOH H OH Cl H COOH COOH HO H H Cl COOH
a
20 D =
a (g/ml) l (dm) C
6.2 对映异构体的现象
6.2.1 对映异构的发现
1、对映异构：如一个化合物分子与其镜象不能重合，两者关系相 当于自己左右手一样，即相互对映，这种异构体称为对映异构体。 2、手性：对映体的这种性质。
CH 3 HO HOOC H H CH 3 OH COOH
Cl
* *
HOOC CH CH COOH OH OH
6.2.2 手性与对称因素
一、对称因素
1、对称面
定义：通过该平面反映后得到的新的化合物与原先的化合物相同。
CH 3 O H H CH 3 H 3 C C CH H C H 3
2、对称中心 定义：分子中心具有一个点，通过该点画任何一条直线，距离该 直线相等距离的两端有相同的原子或基团。
旋光物质 过程：光经过尼科尔棱晶后转变为平面偏振光，经过非旋光 物质，光的振动方向没有发生改变，经过旋光物质 后，光的振动方向旋转了一定的角度。
S
OH
CH 3
R R R
H Br
正确应用费歇尔投影式
COOH H OH CH 3 COOH
180 °
HO
H CH 3
正确应用费歇尔投影式
COOH H OH CH 3 H OH COOH CH 3 H C 3 H OH COOH
R S R 结论3：任意调换两个原子或基团的位置，调换的次数为奇数次的 构型反转，偶数次的保持 。
OH HOOC H CH 3 H COOH OH CH 3 HO H COOH CH 3
R R R 结论4：固定一个基团不动，其他三个基团按顺时或逆时方向任意 旋转，构型不变。
6.3.3 对映体和外消旋体的性质
1、对映体：物理性质在非手性条件下，熔点、沸点、溶解度 和密度相同；比旋光度大小相等，方向相反； 化学性质：在非手性条件下相同。 2、外消旋体：等物质量的左旋体和右旋体相混合得到的化合物 称作外消旋体。 外消旋体与单独的左旋体和右旋体的物理性质 不同，但化学性质在非手性条件下相同。
如图示
A C A C C A B
例如：
H C 3 C C C H C 3 CH H C 3 3 H H C C C CH 3 CH 3 H C 3 H H C C C C H 3 H C C C C CH 3 3 H C CH 3 3
6.3 具有一个手性碳原子的化合物
6.3.1 对映体及其表示方法 一、对映体：两种立体异构体互为物体和镜象关系且不能重合， 这种异构体称作对映异构体 二、表示方法 楔形式：
HO HOOC CH 3 H H CH 3
o 180 HOOC
CH 3 H
CH CH 3 3 HOOC HO HO HOOC
I II III IV 关系：对映体： I和II，III和IV 内消旋体：无 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV 结论：如含有n个不相同的手性碳原子，光学异构体的数目 n n1 为2 个，对映体的数目为2 。
OH COOH
HO
H H
物
像
像
物像
费歇尔投影式
CH 3 HOOC CH 3 HO HOOC CH 3 H HOOC H CH 3 CH 3 H OH COOH H HO COOH HO H
CH 3 HOOC H OH HO H CH 3 COOH
6.4.3 环状化合物的立体异构
环丙烷衍生物
CH 3 H CH 3 H H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 CH 3 H
CH H 3
I II III IV 关系：对映体：III和IV 内消旋体：I和II 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV 顺反异构：I和III，II和III，I和IV，II和IV
6.4 含有两个手性碳原子的化合物
6.4.1含有两个相同手性碳原子的化合物
H HO OH COOH OH COOH HO COOH H HO H COOH COOH H OH H H COOH COOH HO H COOH OH
1、透视式
H
I II III IV 2、投影式
第六章 对映异构
有机化学教研室 岳国仁
第六章 对映异构
引言: 同分异构体的分类
1、碳干异构 构造异构 同分异构 2、官能团异构 3、官能团位置异构 4、互变异构 顺反异构 构型异构 立体异构 构象异构 对映异构
6.1 物质的旋光性
6.1.1 平面偏振光和旋光性 一、平面偏振光和旋光物质 非旋光物质
1、丙二烯型化合物的手性
B C C C A A A B B C C C A B B B A C C C B A C C C A B A
物
像
物像
手性的条件：A≠B, 即同一个碳原子上所连有的两个基团 不能相同。如A=B,则分子中具有对称面，分子 和其像能够重合，分子就不就不具有手性。
结 论：在绝大多数的情况下，分子如果具有对称面
或具有对称中心，则不具有手性；如不具有 对称面或具有对称中心，则分子具有手性。
练习：
1、只要分子具有对称面，则分子就没有手性； 2、只要分子具有对称中心，则分子就没有手性； 3、只要分子具有对称轴，则分子就没有手性； 4、只要分子具有手性碳原子，则分子就有手性； 5、只要分子有手性，则必然含有手性碳原子 6、只要分子具有一个手性碳原子，则分子就有手性。
2、引申类似化合物
B B B B A A A
A
结论:对于这类具有手性轴的化合物，只要AB两个基团不 同，则分子与其像就不能重合，分子就具有手性； 如相同则分子内存在对称面，分子与其像就能重合， 分子就不具有手性。
6.3.2 具有手性面的化合物
(CH ) 2 8 O O COOH O (CH ) 2 8 COOH O
例如：
H
CH 3
CH 3
i
CH 3
H CH 3
3、对称轴
定义：围绕该直线旋转360/n角度后，得到的化合物与原先的 化合物相同。
C 2 O Hb Ha
o 180
C 2 O Ha Hb H
C 3 N H H
二、分子手性和对称因素的关系
1、有对称面的化合物
A D C B D B A C
（R）
（S）
练习：
CH 3 HOOC HO H H H C 3 COOH
H Br Cl COOH H Cl
OH
CH 3 CH OH 2
R S R
5、非对映体的应用：
酯化
Ph CH COOR ( , R) 分步结晶 CH 3 Ph CH COOR (+, R) CH 3
_ _ Ph CH COOH 来自+) CH 3
+ R-醇
（1）Ph CH COOR ( , R)
CH 3 Ph （2） CH COOR (+, R) CH 3
4、定义 非对映体：含有两个手性碳原子化合物中，其中一个手性 碳的构型完全相同，另外一个相反的异构体。
COOH HO H HO H COOH COOH H OH HO H COOH
内消旋体：分子内部具有对称面，造成内部消旋化，分子 没有手性，这种异构体。
COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH
R S 结论1：以其中一个原子或基团为中心，离开纸面旋转180度， 构型反转
COOH H OH CH 3 CH 3
180 °
HO
H COOH
R R 结论2：以其中一个原子或基团为中心，在纸面内旋转180度， 构型保持
COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH COOH H OH HO H COOH COOH HO H H OH COOH
3、关系：对映体：III和IV 内消旋体：I和II 非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV
6.3 其它手性合物
6.3.1 具有手性轴的化合物 一、丙二烯型的化合物
H C H C C H H
结论：由于sp和sp2 杂化轨道的原因，主要是p轨道相互垂直，造 成烯烃的平面相互垂直，所以两边的碳原子上的基团,如左 边在平面内，右边的必然一个指向纸面向里，另一个基团 指向纸面向外。
物
像
物像重合
二、四员的螺环的化合物
1、四员螺环化合物的手性
B B B B A B A A B B B A A
A
A
A
物
像
物像不能重合
结论：由于sp3杂化轨道的原因，造成和中心碳原子的四个原子或 基团为四面体构型，所以有两个基团在平面内，必然另外两个一 个指向纸面向里，另一个基团指向纸面向外。
A D C B B
A D C
3、不对称碳原子：与四个原子或原子相连的碳原子称为不对称 碳原子，通常用“C*”标记。
练习：找出不对称碳原子
CH CH CH CH 3 2 3 Cl
* *
D
Ph CH CH 3
* * OH
_
_ Ph CH COOH ( )
水解
CH 3 Ph CH COOH (+) CH 3
外消旋体的拆分
6.4.2 含有两个不相同手性碳原子的化合物
COOH H OH H Cl COOH COOH HO H Cl H COOH COOH H OH Cl H COOH COOH HO H H Cl COOH
a
20 D =
a (g/ml) l (dm) C
6.2 对映异构体的现象
6.2.1 对映异构的发现
1、对映异构：如一个化合物分子与其镜象不能重合，两者关系相 当于自己左右手一样，即相互对映，这种异构体称为对映异构体。 2、手性：对映体的这种性质。
CH 3 HO HOOC H H CH 3 OH COOH
Cl
* *
HOOC CH CH COOH OH OH
6.2.2 手性与对称因素
一、对称因素
1、对称面
定义：通过该平面反映后得到的新的化合物与原先的化合物相同。
CH 3 O H H CH 3 H 3 C C CH H C H 3
2、对称中心 定义：分子中心具有一个点，通过该点画任何一条直线，距离该 直线相等距离的两端有相同的原子或基团。
旋光物质 过程：光经过尼科尔棱晶后转变为平面偏振光，经过非旋光 物质，光的振动方向没有发生改变，经过旋光物质 后，光的振动方向旋转了一定的角度。