第十一章-立体异构演示文稿

(1)一个*C就有两种不同的构型：
-
COOH
COOH
COOH
COOH
HC
H
HO
CH3
OH
CH3
H
CH
HC
OH
CH3
OH
3
-
(2)二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或者
说左、右手关系）。二者无论如何也不能完全重叠。
手性：分子和它的镜象不能重合的特性。 手性分子：与镜象不能重合的分子。
对映异构体：分子的构造相同，但构型不同，形 成实物与镜象的两种分子（简称：对映体）。
CH3
CH3
CC
H
Cl
顺-2-氯-2-丁烯
H
CH3
CC
CH3
Cl
反-2-氯-2-丁烯
顺式异构体：两个相同原子或基团在双键 同一侧 的为顺式异构体。
反式异构体：两个相同原子或基团分别在 双 键异侧的为反式异构体。
• 顺反异构体产生的条件：
• ⑴ 分子中存在限制自由旋转的因素，如双 键、脂环等（否则将变成另外一种分子）
对映体：成对存在，旋光能力相同，但旋 光方向相反。二者能量相同（分子中任何两 原子的距离相同）。
换句话说，具有实物和镜象关系的两个 化合物互称对映异构体。
凡是能与它的镜像重合的分子，就不是手 性分子，就没有旋光性也无对映异构体。
外消旋体：等量对映体（左旋体和右旋 体）的混合物,用dl或（±）表示。
H
CH3 CH3
H
顺-1，3-二甲基环己烷 反-l，3-二甲基环己烷
COOH COOH
H
COOH
H
H
COOH H
顺-1，2-环丙二甲酸 反-l，2-环丙二甲酸
熔点137℃
熔点178℃
(二)Z、E命名法
如果双键上四个取代基均不相同时， 处理起来就比较麻烦，例如：
HC 3
C
C
CH CH
2
3
CH3CH2CH2
第二节 顺 反 异 构
一、产生顺反异构体的原因和条件
(CH3-CH=CH-CH3)
CH3
CH3
CC
H
H
H
பைடு நூலகம்
CH3
CC
CH3
H
顺-2-丁烯
反-2-丁烯
• 顺反异构：由于双键（或碳环）不能 自由旋转而导致的分子中原子或基团 在空间的排列形式不同而引起的异构 现象，也称为几何异构(立体异构的 一种)
(CH3-CH=CCl-CH3)
旋光法是利用药物与杂质旋光性的差异，通过 测定旋光度或比旋光度来控制杂质限量的方法。 如硫酸阿托品为外消旋体，无旋光性，而莨菪碱 为左旋体。《中华人民共和国药典》规定：取本 品（硫酸阿托品），按干燥品计算，加水溶解并 制成50mg/ml的溶液，依法测定，旋光度不得
超过-0.40°。以此来控制莨菪碱的含量。
CH3
CH3
CC
H
H
顺-2-丁烯
H
CH3
CC
CH3
H
反-2-丁烯
H
3C
2
C
4CH3
1
CHClBr
H
反-1-氯-1-溴-2-丁烯
• 脂环烃：由于碳原子连接成环,环 上C-C单键不能自由旋转.只要环 上有两个碳原子各连有不同的原子 或基团,就有构型不同的顺反异构 体.
例:
5
6H
4H
1
3
2 CH3
CH3
.
√C.
D.
第三节 对映异构
一、物质的旋光性 （一）偏振光和物质的旋光性
光是一种电磁波，光波的振动方向 与光的前进方向垂直。
起偏镜 偏振光
自然光
检偏镜
平面偏振光
如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜)，不是所有方向的光都能通 过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能 通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个 方向上振动。
CH 3
R
B. Fischer 投影式：
CHO
CHO
H
OH
CH 2 OH
R
H CH 2 OH
H
CH 3
C 2H 5
S
H
CHO
OH
HO
CH 2 OH
结论：当最小基团处于横键位置时，其余 三个基团从大到小的顺序若为逆时针，其 构型为R；反之，构型为S。
H
HO
CHO
CH 2OH
R
H
HO
CHO
CH 2OH
多因素的影响，为了便于比较，就要使其成
为一个常量，故用比旋光度[α]来表示：
[]λt
Lc
式中： α 为旋光仪测得试样的旋光度
C为试样的质量浓度，单位 g/mL;若试样为纯液体则为密度
L 为盛液管的长度，单位 dm 。
t 测样时的温度。 λ为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以D表示)。
旋光法在药物分析中的应用
⑵ 在不能旋转的两端碳原子上，必须各
自连接2个不同的原子或基团。
a
d
CC
b
e
即a≠b ，d≠e时有顺反异构
下列化合物中有顺反异构体的是（ C ）
A.CH3-C C-CH3 B.CH3CH2CH=CH2 C.CH3CH=CHCH3 D.(CH3CH2)2C=CHCH3
二、顺反异构体的命名：
（一）顺、反命名法： “顺/反”词头加于异构体全名的最前面
H
对复杂烯烃的立体异构，应用 Z、E命名法： 按照次序规则，两个双键碳上次序较大的原 子或基团在同一侧的称为 Z型； • 按照次序规则，两个双键碳上次序较大的原 子或基团在两侧（相反方向）的称为E型。 • Z：德文，Zusammen，在一起之意； • E：德文，Entgegen，相反之意
若: a > b; c > d 则：
CH3
C
CH C 2
O C2H5
互变 CH3
C
CH C O C2H5
构造异构
(原子结合的方式 和次序不同而产生
同分异 的) 构现象
立体异构
(原子在空间的排列 方式不同而产生的)
碳链异构 位置异构 官能团异构 互变异构
构象异构 顺反异构 旋光异构
立体异构：结构相同（碳架），分子中原子
或基团在空间的相对位置(排列方式)不同。
二、旋光性与分子结构的关系
案例：1957年至1962年，手性药物沙利度胺 （又名反应停）的服用造成数万名婴儿严重畸形， 是全世界最重大的药物不良反应事件之一。后来 研究发现左式所代表的R型异构体有镇静作用并无 致畸作用，其致畸作用是由右式所代表的无镇静 作用的S型异构体所引起。
讨论：1、什么是手性药物？
逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示。
旋光性物质：右旋体d(+) 左旋体l(-)
（二）旋光仪及其工作原理
旋光性物质的旋光度可用旋光仪测定。 乳
旋光仪的组成：主要由光源酸、起偏镜、
测定管、检偏镜、刻度盘、观察孔等组
成。
溶 液 旋光图示
旋光仪
（三）旋光度和比旋光度
旋光度“α”受温度、光源、浓度、管长等许
外消旋体与纯对映体的物理性质不同， 旋光度必然为零。
（三）对映异构体的表示方法及其命名
1. 表示方法 （1） 透视式（三维结构）
（2）Fischer 投影式
COOH
H
OH
COOH
H
OH
CH3
CH3
2. D 、 L命名方法
-
CH H O OH
CH2OH
-
规定：D-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH L-(-)-甘油醛
D型：以甘油醛为标准，规定手性碳原子的
羟基在投影式的右边，氢原子在左边。
L型：与D型相反 D、L与 “+、-” 没有必然的联系
COOH
H
OH
CH3
D-(-)-乳酸
____________________
COOH HO H
CH3
L-(+)-乳酸
3. R 、S标记法
A. 三维结构：
OH
OH
C 2H 5 H
2、R、S型异构体又是指什么？
（一）分子的手性与旋光性
H
H
CH C COOH
3
H
丙酸
CH *C COOH
乳酸3 OH
乳酸所以具有旋光性，可能是因为分子中有
一个*C原子（不对称碳原子或手性碳）。
手性碳原子：连有四个不同基团的碳原子 （也叫不对称碳原子），用 *标出 。
为什么有*C原子就可能具有旋光性？ ：
结论：当最小基团处于竖键位置时，其余 三个基团从大到小的顺序若为顺时针，其 构型为R；反之，构型为S。
动平面旋转的性质， 叫做旋光性；
具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。 (如乳酸、氯霉素、葡萄糖等)
（2）非旋光性物质——不具有旋光 性的物质，叫做 非旋光性物质。（如 丙酸、酒精等）
旋光度：旋光性物质使偏振光旋转
的角度，称为以“α”表示。
顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 其旋光方向
平面偏振光：只在一个平面振动的 光，简称偏振光
那么，偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜(检偏镜) 取决于两个棱镜的晶轴是否 平行，平行则可透过；否则不能通过。
如果在两个棱镜之间放一个盛液管，
里面装入两种不同的物质。
检偏镜
亮
起偏镜 盛液管
自然光
偏振光丙 酸
α
暗
亮
乳酸
结论： 物质有两类： （1）旋光性物质——能使偏振光的振
a
C
CC
b
d
Z-
a
d
CC
b
C
E-
大
小
7
HC
3
65
4C
CH3CH2CH2
大
3
C
2CH 1CH
2
3
H
小
E-4-甲基-3-庚烯
4
HC
3
3
C
1
2
C
CH 3
H
4
H
Cl H C
3
1
3
2
CH
3
CC
Cl
E-2-氯-2-丁烯 Z-2-氯-2-丁烯
思考
Help me!!!
下列化合物中，既属于顺式又
是E构型的是
B
A
第十一章 立体异构 演示文稿
碳链异构
CH3CH2CH
1-丁 烯
位置异构
CH2 CH3 C CH2 CH3
2-甲基丙烯
CH3CH2CH CH2
1-丁 烯
CH3CH CHCH3
2-丁 烯
官能团异构
CH3CH2OH 和
乙醇
CH3OCH3
甲醚
CH3CH2CHO 和 CH3COCH3
丙醛
丙酮
互变异构
OO
OH O