最新-第五章旋光异构精品

合集下载

旋光异构——精选推荐

光通过长为１ｄｍ，装有浓度为１.０ｇ/ｍｌ溶液的样品管时，
测得的旋光度为比旋光度，用
20 D
表示。
比旋光度
T D
与实测旋光度的关系为：
C = 溶液浓度(ｇ/ｍｌ)
[α]
T D
=
C ×L
L= 样品管长度(ｄｍ)
例如，在10mL水中，加入某旋光物质1g，在1dm长的旋光管内，
用钠灯做光源，温度为25℃时测得它的旋光度α为 -4.61o，则该物
E2
实物分子
镜象分子
H
H
O
O
H
H
镜面
a
a
bC Cc
Cb cC
d
d
镜面
镜面
CH3CH2 HC H Cl
CH2CH3 CH Cl H
一、对称性和手性
1. 对称因素: 对称面和对称中心。
H
H
C C Cl
H C H Cl
H
F
C Cl
对称面 H
Cl
F Cl Cl
CH3 C
H
对称面 H
C
CH3
Me Cl C
H3C
COOH S- 构型翻转
H OH
OH
CH3 R-乳酸
二个基团互换交换一次（奇数次）
H
OH COOH S- 构型翻转
二个基团互换
CH3
交换二次（偶数次）
OH
H3C
COOH R- 构型保持
H
五、构型和旋光性的关系含一个手性碳原子的化合物有两个对映异构体。我们可用旋光仪测知一个是右旋的，另一个是左旋的。通过化学方法可知DL构型。通过X-射线衍射法，我们能准确知道手性碳原子上四个基团在三维空间方向上的位置,即绝对构型。

5旋光异构

构型标定实例
OH>COOH>CH3
COOH
COOH
HO
H
HO
CH3
CH3
"H"在横向 OH/COOH/CH3顺时针变"S": (S)-2-羟基丙酸（S）-(+)-乳酸
H
"H"在纵向 OH/COOH/CH3逆时针不变"R": (R)-2-羟基丙酸（R）-(－)-乳酸
简便措施：
① 手型规则：最小基团在那一侧，就用那只手。食指代表
H
OH
CH3
R－乳酸
－OH → －COOH → －CH3为顺时针排列
从左后方观察
COOH
HO
H
－OH → －COOH → －CH3为逆时针排列
CH3
S－乳酸
用费歇尔投影式拟定构型时，在纸面上观察：
Fischer投影式中最小基团在上下者，另外三个基团按顺序规
则由大到小旳顺序排列，顺时针构型为R，逆时针构型为S。
或Ⅳ不是实物和镜影旳关系。这种不为实物和镜影关系旳异
构体叫做非对映体。
由上可知：
含n个不同手性碳原子旳化合物有2n个旋光异构体，可构成2n-1个外消旋体。
2．含两个相同手性碳原子化合物旳旋光异构
CH3
H
Cl
Cl
H
CH3
（2S,3S） Ⅰ
CH3
当一般光经过一种由方解石制成旳尼可尔（Nicol）棱镜时，只有振动方向和棱镜晶轴平行旳振动面上旳光才干经过，所得到旳光仅在一种平面上振动。这种仅在某一平面上振动旳光叫做平面偏振光，简称偏振光。
使偏振光振动平面逆时针方向旋转旳物质叫做左

大学有机化学第五章旋光异构

大学有机化学第五章旋光异构
目录
• 引言 • 旋光异构现象 • 旋光异构体的性质 • 旋光异构体的合成与分离 • 旋光异构体的应用 • 结论
01 引言
主题简介
旋光异构
01
是指分子中由于组成原子或基团在空间的相对排列不同而引起
的异构现象。
旋光异构体的性质
02
旋光异构体具有不同的物理和化学性质，如熔点、溶解度、光
谱特征等。
旋光异构体的分类
03
根据旋光方向的不同，旋光异构体可分为左旋和右旋两种类型。
学习目标
掌握旋光异构体的基本概念和分类。
掌握旋光度的测量和计算方法。
理解旋光异构体的性质和光谱特征。
了解旋光异构体在化学反应中的变化规律。
02 旋光异构现象
旋光异构现象的定义
旋光异构现象
是指物质在偏振光的作用下，表现出旋光性的现象。
旋光异构体在生物和药物领域具有广泛的应用，如手性药物的开发和生产，建议了解相关应用实例和发展前景。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
旋光测定法
利用旋光仪测定旋光异构体的旋光度，以确定其纯度。
气相色谱法
通过气相色谱仪检测旋光异构体的组成和纯度。
高效液相色谱法
利用高效液相色谱仪对旋光异构体进行分离和纯度检测。
05 旋光异构体的应用
在药物研发中的应用
旋光异构体对药物的生物活性有显著影响，例如某些旋光异构体可能具有更好的疗效或更低的不良反应。
手性农药的开发和应用，可以避免或减少对非靶标生物的毒性影响，从而降低对环境的负面影响。
旋光异构体在植物生长调节剂和除草剂等领域也有广泛应用，例如某些旋光异构体可能具有更好的促进植物生长或抑制杂草生长的作用。

《有机化学》第5章旋光异构

22
第四节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的化合物这类化合物中两个手性碳原子所连的四个基团不完全相同。例如：
1. 对映异构体的数目
乳酸含有一个手性碳原子，有一对对映体。一般地说，分子中含手性碳原
子的数目越多，旋光异构体也越多。如分子中含有两个不相同的手性碳原子时，与它们相连的原子或基团，可有四种不同的空间排列形式，即存在四个旋光异构体。例如，三羟基丁醛（赤藓糖）是一种含有四个碳原子的糖类，分子中有两个不相同的手性碳原子。
第五章旋光异构
【知识目标】
⒈ 熟悉立体（光学）异构、对称因素、手性碳原子、对映体、内（外）消旋体等基本概念；
⒉ 了解物质产生旋光性的原因，对映异构与分子结构的关系； ⒊ 掌握构型的表示方法（D、L和R、S标记法）；掌握书写费歇尔投影式的方法。
【能力目标】
⒈ 能利用投影法和透视式表示分子构型； ⒉ 能利用R－S构型标记法标记化合物构型； ⒊ 能分析不同构型的同一化合物的性质区别。
许多旋光物质是从自然界生物体内分离出来的，但由合成方法得到的旋光物质，通常多是外消旋体。而具有光学活性的药物，常常只有一种旋光异构体有显著疗效，如氯霉素有四个旋光异构体，但只有左旋氯霉素（1R，2R）具有抗菌作用，其它对映体无作用。因此，需要进行外消旋体的拆分。外消旋体拆分的方法有多种，如化学拆分法、诱导结晶法、生化拆分法等。
个平面，通过正六边形对角与分子平面垂直的三个平面，另一个是六个碳原子六个氢原子所在的分子平面。
图5－12 苯分子和顺－1,3－二甲基环丁烷分子的对称面
顺1,3－二甲基环丁烷有两个对称面，即通过四边形对角与四边形平面垂直的两个平面。
2023/6/13

有机化学第5章旋光异构

称，例如，由肌肉中取得的乳酸的比旋光度为：[α ]2D0 = +3.8°
(ρ=0.1gmL-1，H2O)，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20。C，钠光灯源，所用溶液的浓度为10%，是右旋物质，通过公式计
算出比旋光度是3.8°。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用以测定物质的浓度或鉴定物质的纯度。
H
OH 最小基团（H）
H
Cl 最小基团（H）
位于横线 CH2OH R- 构型
位于横线 CH3 S- 构型
H
最小基团（ H）
CH3
最小基团 CH3
H2N COOH 位于竖线
ClCH2
Cl 位于竖线
CH3
R- 构型
CH(CH3)2 S- 构型
七、含两个不相同手性碳原子的化合物
以2,3,4-三羟基丁酸为例：
存在对称面的分子不能与其镜像重叠，为非手性分子，无旋光性，无对映体。
σ
H Cl
C
H C Cl
因此，上述分子都是对称分子，它们没有手性，也没旋光性。
有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原子，连有四个各不相同基团的碳原子——手性碳原子，用C* 表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。
COOH
H
OH
CH3
在纸平面
CH3
180°
HO
H
COOH
（2）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：
CHO
HO
H
CH2OH
CH2OH
OH与H对调一次
H
OH
CHO
CHO与CH2OH 对调一次

有机化学旋光异构

2）把与手性碳原子相连的四个基团画上去。一般将含碳的基团画在垂直线两头。
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性，为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）

5有机化学旋光异构

① 将C*上原子或原子团按照次序规则，确定大小次序a＞b＞c＞d ；
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；逆时针—— S。
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
注意：
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
② 只能在纸面上平移或旋转180°；
Organic Chemistry
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
③ 但不能旋转90°或270°。
Organic Chemistry
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
七、构型标记法 1）D、L 标记法
-NR2 > -NHCOR > -NHR > -NH2 > -CCl3 > -CHCl2 > -COCl > -CH2Cl > -COOR >-COOH > -CONH2 > -COR > -CHO > -CR2OH > -CH2Cl > -COOR >-COOH > -CONH2 > -COR > -CHO > -CR2OH > -CHROH > -CH2OH > -CN > -C6H5 > -C≡CH >-CHR2 ( R≠ -CH3 ) > CH＝CH2 > -CH2R > -CH3> D > H > 未共用电子对
具有旋光活性。
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构

第5章+旋光异构

S—3—甲基—1—戊烯
Cl
CH3
H I CH2CH3 F
H Br
答案： S—2—碘丁烷 R—氟氯溴代甲烷
在掌握了费歇尔投影式（横前竖后）和手性C原子命名法，应记住以下规律： ①不能离开纸平面翻转； ②在纸平面上旋转90°偶数倍or平移，手性C 构型不变； ③若旋转90°的奇数倍，则构型由R变为S （or 由S→R）； ④任意两个原子或基团对调，则R → S ， or S → R； ⑤将其中任意三个基团按一定方向依次轮换位置，构型不变。
对称面
1,1-二氯乙烷
反-1,2-二氯乙烯
结论：有对称面的分子，实物和镜像能重叠，无手性，无对映异构体。 2) 对称中心：分子中有一点 p ，若在离 p 等距离的（ i）两端有相同的原子，则 p 点为该分子的对称中心。
对称中心
p
H Cl C
p
Cl C H
反—1、2—二氯乙烯反-1,3-二氟-2,4-二氯环丁烷
CH3CH(OH)COOH 这三种途径所得乳酸均可以用上述结构表示。但它们表现出的性质不尽相同。显然乳酸应该存在异构体。

肌肉运动可以产生糖经乳杆菌发酵牛奶变酸也能产生
但是，对于具有相同结构式：CH3CH(OH)COOH 的前提下讨论异构体，在二维平面似乎有些不可能，但如果我们将其放入三维空间讨论，那就能理解了，——这就是本章将要讨论的另一种异构现象：旋光异构。
结论：有对称中心的分子，实物和镜像能重叠，无手性，无对映异构体。
3.对称轴(c): 穿过分子画一直线，以它为轴旋转一定角度后，可以获与原来分子相同的构型，这一直线叫对称轴。
H
甲烷分子：
C2 2—旋转360°能重合2次。

大学有机化学第五章旋光异构(GAI)

(2S,3R)-2-羟基-3-氯丁醛
3）R/S和D/L构型标记法和旋光方向没有必然联系构型只表示原子或原子团的空间排列方式，旋光方向与基团空间排列方式、性质、结构有关，可用旋光仪测定。命名时不用写出“+、-”的符号。
C 2H 5 H CH3
3R-3-甲基-1-戊烯
CH3
CH CH2
C HO C 2H 5
• HOOC—*CH—*CH—COOH • OH OH • CH3 - *CH- *CH-CH3 • Br Br
HOOC H OH HOOC HO COOH H H OH
HO H HOOC
H HOOC
OH
H
OH COOH
mirror
Ⅰ(2R,3R)-酒石酸
Ⅱ(2S,3S)-酒石酸
Ⅲ(2R,3S) )-酒石酸
COOH HO HO
2 3
OH H
H H
CH3
CH3
Ⅰ(2R,3S)-2,3-二羟基丁酸 Ⅲ (2S,3S)-2,3-二羟基丁酸 * C2 OH>COOH>CH(CH3) >H OH
C3*
OH>CH COOH>CH3>H OH
Ⅰ 和Ⅲ互为非对映体
HO
2
CHO
1
HO 2 H HO CH3 4 H
CHO 1
b a d
R
b
b c d
c
b
c
a
C
a d
S
c
C a
d
当最小基团d放在横线上时，情况相反，顺时针S -构型，逆时针构型为R -构型。（横反竖不反）
a
a
d
c b
S

有机化学05旋光异构公开课获奖课件

纯液
α
[α]λt=
—— d.l
一般 λ 用钠光 D = 5893Å t 常为20℃
表征一种旋光物质旋光能力和方向特性常数
如: 肌肉乳酸 [α]D20 = +3.8 （右旋3.8度）葡萄糖 [α]D20 = +52.5（水）（水液中右旋52.5度）
第8页
5.2 对映异构现象和分子构造之间关系 5.2.1对映异构现象发现
右旋（+）
左旋（-）
第6页
5.1.2 物质比旋光度 ——度量物质旋光能力
旋光度与浓度（分子数有关）— 故用比旋光度来度量
规定: 旋光管长 10cm=1分米；在一定温度
浓度 1克/ml
波长下
溶液
α
[α]λt=
—— c.l
l —— 分米
c —— 1克/ml
纯溶液（纯物质）可用 d（1克/cm3）
第7页
★手性碳——碳原子上连有四个不一样样基团 ——手性碳原子
第10页
有一种手碳C就是一对对映异构体
b
b
c
a
a
c
d
d
如:
CH3
HO CC OH OH
手碳—手性分子一对对映体
CH3
CH3
H
OH
HO
OH
HOOC
COOH
手性碳原子 — 不是充要条第11页件
5.3 具有一种手性碳原子对映异构 5.3.1 对映体
第15页
5.3.4 构型表达方式
费塞尔投影式 ——立体投影到平面上
如:
COOH
COOH
HO
H
CH3
HO
H
CH3

旋光异构优质获奖课件

COOH H OH
CH3
翻转
翻转
COOH HO H
CH3
（三）旋光异构体构型旳标识 1.有机化合物构型旳表达措施
2. D/L标识法
1951年此前，没有直接测定分子真实构型旳措施，费歇尔提议以甘油醛为原则构型物，并人为要求，以甘油醛费歇尔投影式中羟基在碳链右边旳为D- 构型，反之为L-构型。
CHO
1COOH
-
HO 2 H
HO
H2
1 COOH
H 3 OH
HO 3 H
4COOH
4COOH
(2S,3S)
-
(2S,3R)
2C =3C: OH COOH CHOHCOOH
（非对映体）
两者旳构型完全相同为同一构型，完全相反为对映体，有交叉这为非对映体。
又如：
H HO
H
CHO 与 HO
CHO
H3C OH H
二、含一种手性碳原子化合物旳旋光异构
（一）对映体与外消旋体 1. 对映体：具有实物与镜像关系但不能完全重叠旳一对旋光异构体，叫对映异构体，简称对映体。
COOH
COOH
H
CH3
OH
CH3 H
HO
乳酸的两种构型
对映体旳特点：（1）物性、化性一般都相同；（2）比旋光度大小相等，方向相反。
2. 外消旋体：
（四）拟定构型法对于采用沿平面旋转法和互换基团法拟定构型均不
以便时，可采用拟定构型法。
1
COOH
HO
H2
与
HO 3 H
OH H 3 CH34
H 2 OH
4CH3 (2R,3S)
（对映体）
1 COOH (2S,3R)

大学有机化学第五章旋光异构-PPT精品文档

构象异构
顺反异构旋光异构
立体异构：构造相同,分子中原子或基团在空间的排列方式不同。
几何异构因共价键旋转受阻而产生的立体异构。
构象异构
因单键 “ 自由 ” 旋转而产生的立体异构。
H
CH3 H
CH3
CH3 H
CH3
H
H
CH3
H
H
H
CH3
旋光异构
因分子中手性因素而产生的立体异构。
测定温度旋光度（旋光仪上的读数）
[α
]t
λ
=
比旋光度波长（钠光D)
α Lx C
溶液的浓度（g/ml）盛液长度（分米dm）
例：从粥样硬化动脉中分离出来的胆甾醇0.5g溶解于 20ml氯仿，并放入1dm的测量管中，测得旋光度-0.76o。求其比旋光度。(-30.4o)
分子的对称性、手性与旋光活性 (symmetry and chirality and optical activity )
实物与其镜象不能重合的特
征称为手性，
有如左右手的关系
手性分子：与其镜象不能完全重叠的分子。
手性分子—与镜影不能重叠
镜子
手性分子的特征：（1）不能完全重叠，（2）呈物体与镜象关系（左右手关系）。
如何判断一个分子是否具有手性？
根据其有无对称面或对称中心来判断。
对称面：大多数有机化合物，尤其是链状化合物，一般只需考察分子中是否有对称面，就可以推断该分子是否为手性分子。
H C O O O H H 对调一次 H O C O H O H 再对调一次 H OC H 3H旋转 1 8 0 o

第五章旋光异构(新修订)

错对称轴（这里不再讨论）等对称因素需要
考虑。将这几种对称因素全部考虑在内，才
能更正确地判断出分子是否是手性。
思考题：下列分子有无手性碳原子？若有，用*标出。
(1) CH3CH2CH2CH3 (2) CH3CH2CHCH2CH2CH3 CH3 (3) CH3CHCH2CH3 OH Cl (5) (6) Br (4) CH3-C-CH2-CH3 O Cl
（二）具有一个手性碳原子的对映异构例：乳酸
COOH
COOH
OH
C
C H H CH3
OH
CH3
（一对）对映异构体
1、分子构型
（＋）－乳酸和（－）－乳酸虽然它们分子
组成和构造相同，但它们是由于分子内的原子
在空间排列不同而造成的，它们是构型异构体。解释：一对对映异构体除旋光方向相反外，其它物理性质，如熔点、沸点、相对密度、比旋光度以及在非手性溶剂中的溶解度等都完全相同。
3、构型的命名法（构型标记法）（A）D，L－命名法（D，L－标记法）标记方法与前面说法相同
CHO H OH CH2OH COOH
HgO
COOH H
*
H
OH CH2OH
*
*
OH
CH3
D-（＋)-甘油醛
D-（- )-甘油酸
D-（- )-乳酸
由于有些化合物不易与甘油醛相关联，采
用不同的方法关联时得到不同的构象，因此D，
2 3
COOH HO H
2 3
COOH H HO
2 3
H H
OH OH
H OH
OH H
CH2OH （Ⅰ）
2S,3S
CH2OH （Ⅱ）
2R,3R