第三章 立体化学(第一次课回顾)

暗 亮
乳酸
结论： 物质有两类：
（1）旋光性物质——
（2）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，
入射光方向 左旋

右旋
右旋(dextrorotatory)：顺时针方向偏转，表示为(+) 左旋(levorotatory) ：逆时针方向偏转，表示为(–)
比旋光: Specific rotation
C 将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构型。
问题：如何判断两个结构式（如下图）是否为同一化 合物？
CH3 H HO C2H5 C2H5 H3C H OH
两种常用的改变基团位置的方法：

交换基团法
旋转法
1.交换基团法 手性碳上的两个基团或原子交换奇数次得对 映体, 交换偶数次回到原来结构
CH3 交换CH3和C2H5 H HO I C 2H5 H H3C I C2H5 交换 1 次 H HO CH3 C2H5 交换CH3和OH 交换 2 次
OH >
CH2CH3 >
CH3 > H
CH2CH3
CH3
CH3 HO H CH2CH3
H
OH
Et
(R)–2–丁醇
次序规则的要点为：
①先比较直接与手性碳原子相连的原子，原子序数大 的排在前面。
②如果与手性碳原子直接相连的原子相同时？
③重键？
O C OH
＞
C
N ＞
C
CH ＞
CH CH2
I—＞Br—＞Cl—＞S—＞P—＞O—＞N—＞C—＞H（ D—＞H—）
I 的对映体 H C2H 5 H3C I 的对映体
交换H和C2H5 OH 交换 3 次
OH
2. 旋转法 分子以手性碳上化学键为轴旋转，所得到的结 构不变， 仍为原来的分子（因为手性碳的构型 未变化）
CH3 以CH键为轴 H HO C2H5 旋转60o H C2H5 CH3
OH
以CCH3键为轴 旋转60o
CH3 H HO H C2H5 CH3 C OH H CH3 OH C2H5
C2H5
规则： • 用
表示
• 将最长的碳链置于垂直的位置上 • 将编号最小的碳原子置于顶端
• 两线的交点为手性碳原子
• 竖线两端上的基团在纸面的下方；
• 横线两端上的基团在纸面的上方
例2：2, 3-丁二醇
CH3
2
CH3 H OH
(CH3) 3C—＞(CH3) 2CH—＞ CH3CH2—＞ CH3—
COOH OH H C CH3
HO
COOH CH3
(R)–(–)–乳酸
(R)–甘油醛
(S)–甘油醛
o
COOH
按次序规则 OH > COOH > CH3 > H 反时针排列 S型
HO
CH 3
H
COOH C H OH CH 3
o
反时针排列 S型
H C2H5 HO 以COH键为轴 CH3 旋转60o H3 C HO
C2 H 5
H
„„
例 1: 试说明化合 物I和II是否为同一 化合物?

CHO H HO CH2OH 与 HO HOH2C
H CHO
甘油醛 I
II
用基团交换法
CHO H与OH CHO HO 交换 1 次 H CH2OH H与 CHO 交换 2 次
2–溴丁烷 手性碳原子与手性分子的关系？
（1）简单对称轴：
(2) 对称面 (3) 对称中心(i)
H HO C COOH CH3
H C HOOC OH CH3
(+)–乳酸 (+)-Lactic acid
(-)–乳酸 (-)-Lactic acid
Fischer投影式 平面形式，具有手性碳原子的分子立体模型
将投影式在纸面上旋转180°，得到相同的分子：
CH3 CH2CH3 Br Br H H CH3 CH2CH3
Fischer 投影式旋转180°的分子模型
使用Fischer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。
F H Cl Br
Br Cl F
转 180o
H
F Cl H
Br
对映异构体(enantiomers)： 相同的分子构造，构型不同，互为镜像，不能重合。
对映体的特点： • 具有相同的分子构造
• 两者的关系为：实物与镜像
• 不能相互重叠 • 物理性质相同，化学性质相似
普通光和平面偏振光示意图
亮
α 丙 酸
H HO
CH2OH
I
H CH2OH与 CHO HO OHC CH2OH HO 交换 3 次 HOH2C CHO H
I和II为 对映体
II
2. R, S–标记法
从次序最小的基团背后看上去其它三个基团 由大到小为顺时针方向时为R型；反时针时为S型
CH3 H OH Et
2. R, S–标记法
CH3 HO C H
有机化学 Organic Chemistry
第三章
立体化学
Stereochemistry
上次课小结
1.基本概念：对映体，旋光度，比旋光度， 手性，手性碳，外消旋体，内消旋体。 2.手性分子的判断。 3.手性分子的画法：透视式和Fischer投影式。 4.手性碳构型的标记：R，S标记法，次序规则。
镜像
3
CH3
3
C3 转180o H HO
2
H HO
CH3
H HO
2 3
OH H
CH3
HO H
将主链转至同一方向
I CH3 HO H
2 3
CH3 I CH3
CH3 H HO
2 3
H OH
H OH
H HO
2 3
OH H
CH3 CH3 II II CH3 I
互为镜像，不能重合
Fischer 投影式的特性：将投影式在纸面上 旋转90°，得到它的对映体
Biblioteka Baidu
左旋体(–) 右旋体(+)
Enantiomer
等量的对映体的混合物——外消旋体(±) (Racemate) 例如：2–丁醇的两个对映体 (–)–2–丁醇, (+)–2–丁醇
外消旋体：(±)–2–丁醇
• 外消旋体同左旋或右旋的物理性质有差别，但 化学性质相同。
• （±）—乳酸 • （+）—乳酸 • （－）—乳酸
o
CH 3 Br C2H5 H
基团顺序 Br > C2H5 > CH3 > H 顺时针排列 R型
快速判断Fischer投影式构型的方法：
• 1.小上下
• 2.小左右
CHO H OH CH 2OH H H2N CH 3
基团次序 OH>CHO>CH2OH H 位于横线 最小基团（ ） R- 构型 H
Br Cl CH 3
基团次序 Br > Cl > CH3> H H 位于横线 最小基团（ ） S- 构型
COOH
基团次序 NH2 > COOH > CH3 >H H 位于竖线 最小基团（ ） R- 构型 Cl CH3
CH 3 ClCH2 Cl CH(CH 3)2
基团次序 Cl > CH2 > CH-CH3 > CH3 最小基团（CH3 位于竖线 ） S- 构型
m.p 18℃ m.p 53℃ m.p 53℃
作业：
P69---70 3-3 3-4 3-5 3-6 (1 A B)(4)（5B）（8?） 3-8(? ) 3-10
[α] λ
t=
α
ρB × l
α：旋光度； l: 样品管长度(dm); ρB: 质量浓度(g/100mL); t:温度； λ：波长, 钠光：D, 589nm
手性碳原子(Chiral Carbon) ：连有四个不同取 代基的碳原子。
Br H C CH3 CH2CH3 CH3 Br C H CH2CH3