有机化学概论课件第四章 立体化学
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有机化学课件立体化学ppt课件
量子化学计算
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理
有机化学-立体化学
双键、环的邻位沸点：偶极矩越大极性越大（顺式）分子间作用力越强沸点越高熔点：越对称（反式）晶体排列越紧密熔点越高反式一般稳定性大于顺式光学异构；四个不同基团，累积二烯（丙二烯）、联苯型※DL构型：与左旋右旋没有关系：（-H在横键上，一位的在最上面【例如羧基等】取最下面的手性碳判断）右旋（+）：最初定义甘油醛羟基在右边（D）左旋（-）：最初定义甘油醛羟基在左边（L）判断RS构型：H在横键上反过来读！！！Fisher转90度：转换180度：等同任意对调两个基团：转换固定一个转另外三个：等同环：四个同分异构体，六对关系：两对对映异构体，四对非对映异构体（差向异构体）一对对映异构体内消旋体三个碳：特殊：桥连会阻止一些的反转从而有手性联苯——位阻越大，共面越不好——紫外吸收波长越小；；越难以分离有光学异构应用：空间位阻影响，使未产生外消旋体反式加成：顺式烯烃的外消旋体，反式烯烃得内消旋体；炔烃得反式烯烃环正离子中间体：X2，HOX：碳正离子中间体：得外消旋体：H2O，HX，醇酚酸，Cl2羟汞化还原环氧乙烷的开环（酸性、碱性）顺式加成：顺式烯烃的内消旋体，反式烯烃得外消旋体；炔烃得顺式烯烃自由基反应：H2（催化加氢）氧化反应：稀冷高锰酸钾、OsO4（顺式邻二醇），过酸环氧化反应（开环反式邻二醇）硼氢化氧化DA反应离子对中间体：顺式加成（碳正离子来不及旋转）：Cl2E2：反式共平面小环醚开环：SN2（酸性带有SN1性质，但不会形成完全的碳正离子，不是外消旋体）：反式开环产物Cram规则包括羰基的还原：NaBH4、LiAlH4其他的影响因素：空间位阻：外侧位阻小影响因素：空间位阻>反应产物稳定性（a、e键）叔丁基铝锂空间位阻大(1)空间位阻影响为主（2）空间位阻小，故以产物稳定性为主。
高等有机化学-第4章-立体化学
性质 顺式 反式
1, 2-二氯乙烯顺反异构体的物理性质
μ/10-30C·m 6.34 0
b. p./℃ 60.3 47.5
d
20/g·ml-1
4
1.2837
1.2565
n20 D
1.4490 1.4454
m.p./℃ −80.5 −50.0
(二) 含C=N和N=N的化合物 在这些化合物的分子中，同样是由于键阻碍了双键两个原
NH2 NH2
(S)-(−)-2, 2’-二氨基-6, 6’-二甲基联 苯
分子中具有手性面的化合物：
(CH2)8
O
O
HOOC
(CH2)8
O
O
COOH
取代对苯二酚双环醚衍生物，其手性面是包括氧原子并与 苯环垂直的平面。
二. 前手性关系 前手性中心: 对于非手性分子如CH3CH2CH3，其C-2上的任一氢原子被取代 后所形成的两个新分子是完全一样的仍是一个非手性分子：
O
二重对称轴
C O
O
C O
1，6−二氧杂螺 [4，4] 壬烷
Cl
Cl
二重对称轴
Cl
反1，2−二氯环丙烷
Cl
分子中具有手性轴的手性分子：
H3C
CH3
CCC
H
H
(R)-(−)-1, 3-二甲基丙二烯
H3C
CH3
CCC
H
H
(S)-(+)-1, 3-二甲基丙二烯
CH3 CH3
CH3 CH3
NH2 NH2
(R)-(+)-2, 2’-二氨基-6, 6’-二甲基联 苯
H
H
C
CH3
CH3
有机化学 第四章 立体异构
和溶液的浓度、样品管的长度、温度、 光的波长都有关系。
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
有机化学立体化学PPT课件
官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性，从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用，如共轭效应、诱导效应 等，这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下，官能团可以发生转化，如醇氧化成醛、醛还 原成醇等，这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用，实现烷基化反应的不对称诱导， 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化，生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效，其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如，通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化；对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下，反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应，生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限，导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型，可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型的相关规律。
随着分析仪器和实验技术的发展，立体化学在有机合成和药物研发等领域中具有重要的应用价值。
一、立体化学的基本概念立体化学关注有机分子中的空间结构和分子的各个部分的排列方式。
在立体化学中，我们关注的主要是手性和立体异构体。
1. 手性：手性是指一个分子无法与其镜像重叠的特性。
具有手性的分子称为手性分子，两个互为镜像的手性分子称为对映异构体。
例如，氨基酸和糖类等有机分子都有手性。
2. 立体异构体：立体异构体是指拥有相同分子式但不同立体结构的化合物。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两种。
构象异构体是由于分子的旋转或扭曲而产生的不同构型，它们在空间结构上有一定的自由度。
例如，环状化合物的立体异构体就是构象异构体，如环己烷的椅式和船式异构体。
对映异构体是由于分子的立体中心存在不对称而产生的异构体。
对映异构体在物理和化学性质上通常非常相似，但与其他对映异构体之间的相互作用却往往存在巨大差异。
拥有对映异构体的有机分子是手性分子，也是立体化学中研究的重点。
二、立体化学的研究方法立体化学的研究方法主要包括实验方法和理论方法。
实验方法主要包括X射线衍射、核磁共振（NMR）光谱、圆二色光谱、旋光度测量和质谱等技术。
这些技术通过测量和分析分子的物理性质来确定其立体结构，为揭示分子构形提供了重要的实验依据。
理论方法主要包括量子化学、分子力学和分子动力学等。
量子化学通过计算分子在不同构型下的能量和性质来预测和解释分子的立体结构、反应机理和性质。
分子力学和分子动力学通过计算机模拟方法模拟和预测分子的构型和动态行为。
三、立体化学的应用立体化学广泛应用于有机合成、药物研发和生物化学等领域，并取得了重要的研究成果。
1. 有机合成：立体化学对于有机合成的研究具有重要的指导意义。
在合成有机化合物的过程中，了解分子的立体结构能够预测和解释反应的立体选择性和对称性。
有机化学立体化学课件
(c)和(d)之间是何种关系？
30
将 (d) 在纸平面上旋转180，就和 (c) 完全相同。
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
HH OOHH HHOO H H
H OH H
HHO OHH
HHO OHH
H OH H
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
(c)
(d)
象 (c) 这种构型的分子, 虽然有两个手性中心, 但作 为分子整体来说是非手性的。 (c) 称为内消旋化合 物 (meso compound)。
8
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH3CHCH2CH3
*CH3
2.CH3CHClCH2CH3
**
3. CH3-CH-CH-CH2CH3 OH OH
有对称因素的分
有手性碳就一定有手性吗？
子没有手性
三、对称面和非手性分子
有对称面的分子与它的镜像能重合，因此没有对 映异构现象，称为非手性分子
对称因素
透视式是书写立体结构式常见的方法之一。
应注意它的书写方法，通常实线 “” 代表位 于纸平面上的键；虚线 “ ” (或“ ”) 代表 伸向纸平面后方的键，楔形线 “ ” 代表伸 向纸平面前方的键。
CO2H
CO2H
Cl
Cl
CH HC
I C Br Br C I
H3C OH
HO
CH3
H
H
13
(三) 费歇尔投影式 横前竖后
纯液体为密度 通常还要注明溶剂
比例常数 [α] 称为比旋光度。它是单位长度和单 位浓度下的旋光度。
如：[α]D20 = +98.3o (C, 0.05, CH3OH)
立体化学
构型异构体 configurational 构象异构体 conformational
分 类
立体异构体 stereomers
{
{
几何异构体 旋光异构体
立体异构体的定义： 立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的 次序相同， 间的排列方向不同而引起的异构体。 排列方向不同而引起的异构体 次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
3 对称中心 i ——设想分子中有一个点,从分子 设想分子中有一个点,
有对称中心的分子
问题4.6 找出下列化合物的对称中心 问题4.6
交替对称轴(旋转反映轴Sn) 4 交替对称轴(旋转反映轴Sn) Cn+ σ
——设想分子中有一条直线 , 当分子以此直线为轴 设想分子中有一条直线, 设想分子中有一条直线 旋转360º/n后 360º/n 旋转360º/n后,再用一个与此直线垂直的平面进行 反映(即作出镜象), ),如果得到的镜象与原来的分子完 反映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完 全相同,这条直线就是交替对称轴. 全相同,这条直线就是交替对称轴.
15
特
*1 结构：镜影与实物关系 结构： *2 内能：内能相同。 内能：内能相同。
点
*3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 中有区别。 中有区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。 旋光能力相同，旋光方向相反。 * 5 对映体的生理性质不同。 对映体的生理性质不同。
COOH C CH3 H OH
HOOC
COOH H C CH3 OH
立体结构
COOH H C CH3 OH
第三节分子的手性与对称性因素
一 对称性和对称元素
分 类
立体异构体 stereomers
{
{
几何异构体 旋光异构体
立体异构体的定义： 立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的 次序相同， 间的排列方向不同而引起的异构体。 排列方向不同而引起的异构体 次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
3 对称中心 i ——设想分子中有一个点,从分子 设想分子中有一个点,
有对称中心的分子
问题4.6 找出下列化合物的对称中心 问题4.6
交替对称轴(旋转反映轴Sn) 4 交替对称轴(旋转反映轴Sn) Cn+ σ
——设想分子中有一条直线 , 当分子以此直线为轴 设想分子中有一条直线, 设想分子中有一条直线 旋转360º/n后 360º/n 旋转360º/n后,再用一个与此直线垂直的平面进行 反映(即作出镜象), ),如果得到的镜象与原来的分子完 反映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完 全相同,这条直线就是交替对称轴. 全相同,这条直线就是交替对称轴.
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特
*1 结构：镜影与实物关系 结构： *2 内能：内能相同。 内能：内能相同。
点
*3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 中有区别。 中有区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。 旋光能力相同，旋光方向相反。 * 5 对映体的生理性质不同。 对映体的生理性质不同。
COOH C CH3 H OH
HOOC
COOH H C CH3 OH
立体结构
COOH H C CH3 OH
第三节分子的手性与对称性因素
一 对称性和对称元素
2024版《有机化学》课件立体化学
药物活性
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
《有机化学》课件立体化学52页PPT
《有机化学》课件立体化学
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 பைடு நூலகம்变成 法律。 ——朱 尼厄斯
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 பைடு நூலகம்变成 法律。 ——朱 尼厄斯
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
兰州大学化学化工学院有机化学课件 第4章 立体化学.ppt
o
Hg : λ= 5461A
[] 25 = + 90.01。
D
(C 1.15, C2H5OH)
分子比旋光度
分子比旋光度
比旋光度分子量/100
t
M λ=
t λ
×
分子量
100
旋光仪中测不出旋光度的化合物不一定是一
个没有旋光性的化合物，也可能是一种等量的右 旋体和左旋体的混合物。
4.2对映异构现象与分子结构的关系
异构体的分类
异构体 (isomers)
立体异构体 (stereoisomers)
构 造 异构体 (constitutional isomers)
构型异构体 (configurational isomers)
构象异构体 (conformers)
顺反异构体 (cis-trans isomers)
对映异构体 (enantiomers)
第四章
内容
4.1 物质的旋光性 4.2 对映异构现象与分子结构的关系—手性
和手性分子 4.3 手性与对称元素 4.4 构型的表示和标记 4.5 含一个手性碳原子的化合物的对映异构 4.6 含两个或多个手性碳原子的化合物
4.7 环状化合物的立体异构
4.8 外消旋体的拆分
4.9 烷基自由基取代反应的立体化学
Fischer投影式规定
(2)、在纸平面上旋转180 （或其倍数）分子 构型不变，但如果旋转90 则构型改变，将变 成其对映体。
CO2H H OH
CH3
旋转
CH3
HO H
180o
CO2H
CO2H 旋转
H OH
CH3
90o
H H3C CO2H
OH
Hg : λ= 5461A
[] 25 = + 90.01。
D
(C 1.15, C2H5OH)
分子比旋光度
分子比旋光度
比旋光度分子量/100
t
M λ=
t λ
×
分子量
100
旋光仪中测不出旋光度的化合物不一定是一
个没有旋光性的化合物，也可能是一种等量的右 旋体和左旋体的混合物。
4.2对映异构现象与分子结构的关系
异构体的分类
异构体 (isomers)
立体异构体 (stereoisomers)
构 造 异构体 (constitutional isomers)
构型异构体 (configurational isomers)
构象异构体 (conformers)
顺反异构体 (cis-trans isomers)
对映异构体 (enantiomers)
第四章
内容
4.1 物质的旋光性 4.2 对映异构现象与分子结构的关系—手性
和手性分子 4.3 手性与对称元素 4.4 构型的表示和标记 4.5 含一个手性碳原子的化合物的对映异构 4.6 含两个或多个手性碳原子的化合物
4.7 环状化合物的立体异构
4.8 外消旋体的拆分
4.9 烷基自由基取代反应的立体化学
Fischer投影式规定
(2)、在纸平面上旋转180 （或其倍数）分子 构型不变，但如果旋转90 则构型改变，将变 成其对映体。
CO2H H OH
CH3
旋转
CH3
HO H
180o
CO2H
CO2H 旋转
H OH
CH3
90o
H H3C CO2H
OH
有机化学课件第四章立体化学
3
HO
H
CH3 I
CH3
2
HO
H
3
H
OH
CH3 II
CH3
2
H
OH
3
H
OH
CH3 III
四、含一个手性碳原子的化合物
还以乳酸为例，它含有一个手性碳原子，有手性，具有旋光 性，有一对对映体。
[ ] •发酵得到的乳酸是左旋的，其比旋光度为
20 = 3.8o D
•肌肉运动产生的乳酸是右旋的，其比旋光度为 3.8o 。
平面偏振光
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：
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
结论： 物质有两类：
（1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质，叫做 旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。
（2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做非旋光 性物质。
旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“”
表示。
其旋光方向
顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示。
旋光度“”受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响 ，为了便于比较，常用比旋光度[]来表示：
手性分子。
判别手性分子的依据
S1= S2= i
对称元素
对称操作 判别手性的依据
对称面（ ） 反映（射） 有对称面无手性
对称轴(Cn）
2 n
对称中心(i)
（或反演中心
）
更迭对称轴(Sn)（ 或旋转反射轴）
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1. 第一手性中心的产生
CX2YZ 前手性碳
CXMYZ
2. 第二手性中心的产生
CH3C*H(Cl)CH2CH3
S-
SS：SR = 29：71
R-
RR：RS = 29：71
（3）不对称合成
• 在手性环境中，把非手性原料转化成手性 物质的合成，称为不对称合成。
• 手性环境为催化剂时，称为不对称催化合 成。
第4章 立体化学
内容
• 有机分子的异构体 • 有机分子构象的表示 • 有机分子构型的表示 • 手性合成
4.1有机分子的异构体
• 4.1.1 分子结构
一般指分子中原子的排列次序、原子相互间 的立体位置、化学键结合状态的总称。构造、 构象、构型。
结构式：完整描述分子结构。四面体式、凯 库勒模型、陶斯特模型、投影式、锯架式
• 自然界的各个方面，尤其是物理和化学中， 都广泛地存在着许多对称的概念 。带负电 的电子与带正电的反电子，磁场的南极和 北极 ，河外星系也存在着正旋和逆旋的旋 涡结构 。
• 宇宙中存在着一种奇特的普适性的对称规 律吗？有智慧的右旋氨基酸生命也是存 在？！
顺反异构、对映异构
• 顺反异构的表示 D • 对映异构的表示 E
4.4 手性和手性合成
• （1）分子的手性 (惊人的发现---组成地球生命体的几乎
(少数动物特定器官)都是左旋氨基酸，而没有右旋氨基酸；右旋分子
) 是人体生命的克星! ；反应停
• 哪些分子有手性 （分子的对称性）
对映异构的表示 E
• （2）手性合成
H 60O C HH
C HH
H
C H示法
H
H
H
H H
H
伞形式
H H
HH
HH 锯架式
HH
HH
H H
纽曼式
• （2） 乙烷构象 A • （3） 正丁烷C2-C3构象 B • （4）环（己）烷烃及其衍生物构象 C
• 4.3 有机分子构型的表示法
什么是构型：不是由于σ键旋转引起的不同的原 子相互间的立体位置状态称为不同的构型。
结构简式：蛛网式（短线式）、键线式、缩简式
• 4.1.2 异构体
具有相同分子式，不同性质的物质，互称同 分异构体。
构造异构体： 构象异构体： 构型异构体：
4.2 有机分子构象的表示
• 有机分子的构象：由于σ键旋转引起原子相 互间的立体位置变化，不同的原子相互间的 立体位置状态称为不同的构象。
H*
CX2YZ 前手性碳
CXMYZ
2. 第二手性中心的产生
CH3C*H(Cl)CH2CH3
S-
SS：SR = 29：71
R-
RR：RS = 29：71
（3）不对称合成
• 在手性环境中，把非手性原料转化成手性 物质的合成，称为不对称合成。
• 手性环境为催化剂时，称为不对称催化合 成。
第4章 立体化学
内容
• 有机分子的异构体 • 有机分子构象的表示 • 有机分子构型的表示 • 手性合成
4.1有机分子的异构体
• 4.1.1 分子结构
一般指分子中原子的排列次序、原子相互间 的立体位置、化学键结合状态的总称。构造、 构象、构型。
结构式：完整描述分子结构。四面体式、凯 库勒模型、陶斯特模型、投影式、锯架式
• 自然界的各个方面，尤其是物理和化学中， 都广泛地存在着许多对称的概念 。带负电 的电子与带正电的反电子，磁场的南极和 北极 ，河外星系也存在着正旋和逆旋的旋 涡结构 。
• 宇宙中存在着一种奇特的普适性的对称规 律吗？有智慧的右旋氨基酸生命也是存 在？！
顺反异构、对映异构
• 顺反异构的表示 D • 对映异构的表示 E
4.4 手性和手性合成
• （1）分子的手性 (惊人的发现---组成地球生命体的几乎
(少数动物特定器官)都是左旋氨基酸，而没有右旋氨基酸；右旋分子
) 是人体生命的克星! ；反应停
• 哪些分子有手性 （分子的对称性）
对映异构的表示 E
• （2）手性合成
H 60O C HH
C HH
H
C H示法
H
H
H
H H
H
伞形式
H H
HH
HH 锯架式
HH
HH
H H
纽曼式
• （2） 乙烷构象 A • （3） 正丁烷C2-C3构象 B • （4）环（己）烷烃及其衍生物构象 C
• 4.3 有机分子构型的表示法
什么是构型：不是由于σ键旋转引起的不同的原 子相互间的立体位置状态称为不同的构型。
结构简式：蛛网式（短线式）、键线式、缩简式
• 4.1.2 异构体
具有相同分子式，不同性质的物质，互称同 分异构体。
构造异构体： 构象异构体： 构型异构体：
4.2 有机分子构象的表示
• 有机分子的构象：由于σ键旋转引起原子相 互间的立体位置变化，不同的原子相互间的 立体位置状态称为不同的构象。
H*