立体化学一异构体的分类ppt

量相等，所以
(1)
(1)的构象转换体
构象分布为
(2)
(1):(2)=1:1。
结论：用平面式分析，化合物是内消旋体。 用构象式分析，化合物是外消旋体。
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例二：（1R，2R）-1,2-二甲基环己烷
R R
例三: （1S，2S）-1,2-二甲基环己烷
S S
结论：用平面式分析，(1R,2R)-1,2-二甲基环己烷或(1S,2S)-1,2-二甲基 环己烷是一种有旋光的化合物。
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构型的表示法 Fischer 投影式
COOH
H
OH
CH3
立体结构
COOH
H C OH
CH3
投影式
COOH H C OH
CH3
锲形式
COOH
H
OH
CH3
Fischer投影式
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使用Fischer 投影式的注意事项：
(1) 不能离开纸面翻转。可以沿纸面旋转180，但不能旋转90 或270。
(-)-酒石酸
170oc
()-酒石酸 (dl) 206oc
meso-酒石酸 140oc
[]D(水) +12.0 -12.0
0 0
溶解度(g/100ml) 139 139 20.6
整理ppt 125
COOH HO H (S)
H OH (S)
COOH
(4) (-)-酒石酸
pKa1 2.98 2.98 2.96 3.11
COOH H
(1R,2R)-1,2-环 丙烷二甲酸
H COOH
(1S,2S)-1,2-环 丙烷二甲酸
COOH COOH
H
H
该顺式化合物与上面的两个反 式异构体互为非对映异构体。
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取代环己烷旋光性的情况分析
例一：顺-1,2-二甲基环己烷
旋转120o
(1)和(2)既是构 象转换体，又
是对映体。能
对映异构也叫做旋光异构。
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特 点：
*1 结构：镜影与实物关系 *2 内能：内能相同。 *3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有
区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。
镜像的不重合性是产生对映异构现象的充分 必要条件
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二、偏振光和比旋光度 光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向
对映异构 观察如下模型将发现: 这两个模型化合物互为实物和镜像, 但它 们不能重合. 因此他们是一对异构体, 互为对映, 称为对映异构体。
-
COOH
COOH
H OH
CH3
H3C
- 整理ppt
H OH
对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手 互为镜像，它们不能重合。就象左手的手套带在右 手上总是不合适。为此也把实物和镜像不能重合的 现象称为手性。具有手性的分子叫手性分子（或者 说：不能与其镜象叠合的分子为手性分子）。
等，化学性质也 基本相同。很难
mp 53oC
mp 53oC
用一般的物理或
[]D15= +3.82
pKa=3.79(25oC)
[]D15= -3.82
pKa=3.83(25oC)
化学方法区分。 但它们对平面偏 振光的作用不同：
一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体；另一个可使平
面偏振光向左旋，称为左旋体。二者旋转角度相同。因此
比旋光度表示：盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml时的旋
光度。
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三、分子的手性和对称性 1、对称因素 (1). 对称面 ： 假如有一个平面可以把分子分割成两部分， 而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就 是分子的对称面。
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(2). 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在
CHO R H OH R H OH
CH 2 OH
(i)
(2R,3R)-(-)-赤藓糖
CHO
CHO
HO
HS
S HO H
HO
HS
R H OH
CH 2 OH
CH 2OH
(ii)
(iii)
(2S,3S)-(+)-赤藓糖 整理(2ppSt,3R)-(+)-苏阿糖
CHO
H OH R HO H S
CH 2OH
(iv)
整理ppt
COOH
C
CH3
H
OH
(S)-(+)-乳酸 mp 53oC []D15=+3.82
pKa=3.79(25oC)
COOH
C
H
CH3
HO
(R)-()-乳酸 mp 53oC []D15=-3.82
pKa=3.83(25oC)
外消旋乳酸
()-乳酸 mp 18oC
[]1D5 =0
pKa=3.86(25oC)
第八章 立体化学
一、异构体的分类
碳链（碳架）异构
构造异构
官能团位置异构 官能团异构
同分异构
互变异构
构型异构 立体异构
构象异构
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顺反异构 光学异构
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，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
立体化学的任务：研究分子的立体形象及与立体形象相联系 的特殊物理性质和化学性质的科学。
所以，既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为 是手性分子。
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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
旋转
不能作为区别手 性的依据
对称中心(i) （或反演中心）
倒反
有对称中心 无手性
更迭对称轴(Sn)
A
A
无旋光（对称面）
A
A
有旋光
整理ppt
A A
无旋光（对称中心）
AA
无旋光（对称面）
A
A
有旋光
A
A
无旋光(对称面)
整理ppt
A
A
无旋光（对称面）
AA
A
A
有旋光
A
无旋光（对称面）
A
有旋光
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对于具有手性的环状化合物，仅用顺、反标记 不能表明其构型，必须采用R,S标记。例如：
H COOH
COOH H
离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为分子 的对称中心。
H
H
H3C H
H CH 3
H
H
(3). 对称轴 以设想直线为轴旋转360。/ n，得到与原分子相
同的分子，该直线称为整n理重ppt 对称轴(又称n阶对称轴)。
ClHΒιβλιοθήκη CCHCl
(4). 四重交替对称轴(旋转反映轴)
如果一个分子沿轴旋转90，再用一面垂直于该轴的镜 子将分子反射，所得的镜像如能与原物重合，此轴即为该分 子的四重交替对称轴(用S4表示)。
(2) 基团两两交换次数不能为奇数次，但可以 是偶数次。
COOH H OH
CH3
翻转
COOH HO H
CH3
翻转
整理ppt
COOH
H
OH
C H3
旋 转180 。
C H3
HO
H
COOH
旋转180。
COOH H OH
CH3
旋 转90。
H
CH3
COOH
OH
旋转90。
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构型标记法：
1. D / L标记法
用构象式分析， (1R,2R)-1,2-二甲基环己烷或(1S,2S)-1,2-二甲基 环己烷是无数种有旋光的构象式 组合而成的混 合物。
（或旋转反射轴） 旋转+反射
2 n
有更迭对称轴 无手性
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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，肌肉 D
运动产生的乳酸是右旋的，其比旋光度为 3 .8 o 。
从酸奶中得到的乳酸无旋光性，它是等量的左旋 乳酸和右旋乳酸的混合物，叫外消旋体(常用±或 dl表示)。外消旋体是混合物。
CH O H O H CH 2O H
D-(+)-甘油醛
CH O H O H
CH 2O H L-(-)-甘油醛
以甘油醛为基础，通过化学方法合成其它化合物，如果与手 性原子相连的键没有断裂，则仍保持甘油醛的原有构型。例
CHO
H
OH
O
COOH
H
OH
H
COOH
H
OH
CH 2 OH
CH 2 OH
CH 3
D-(+)-甘油醛
注意：
任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能 重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一 物质，是非手性的，无对映体。
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对映异构体的性质
COOH
COOH
一对对映体结构
C
CH3
H
OH
C
H
CH3
HO
差别很小，因此 它们具有相同的 bp ， mp ， 溶 解 度
(S)-(+)-乳酸
(R)-(-)-乳酸
型
相 对
与假定的D、L甘油 醛相关联而确定的
构 构型。
型
注意：无论是D,L还是R,S标记方法，都不能通过其 标记的构型来判断旋光方向。因为旋光方向使化合物 的固有性质，而对化合物的构型标记只是人为的规定。
目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋 光方向，还是依靠测定。
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五、含两个手性碳原子化合物的对映异构 1. 含两个不同手性碳原子化合物的对映异构
亮
丙酸
α
暗
亮
整理ppt
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。
顺 时 针 右 旋 ， 以 “ d ” 或 “ + ” 表 示 。 其 旋 光 方 向
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D-(-)-乳酸
2. R / S标记法
OH
OH
H
CHO H OH
C H2O H
R
C2H5 H
C H3
R
CHO
H
OH
C H2O H
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C H3 C2H5
S
H HO
CHO
C H2O H
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型
绝 对
能真实代表某一 光活性化合物的
构 构型（R、S）
(2S,3R)
4
H
O
异构体数目—— 2n = 22 = 4 （n：手性碳原子数目）
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1和2，3和4互为对映关系。1和3或4也不能重合， 他们是立体异构，但又不是镜像关系。这种不是镜像关 系的旋光异构称为非对映异构。非对映体具有不同的旋 光能力，不同的物理性质和不同的化学性质。
赤式和苏式：
含两个不对称碳的分子，若在Fischer投影式中，两个 H在同 一侧，称为赤式，在不同侧，称为苏式。
垂直。
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)就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，象这种只在一个平面上振动的光， 称为平面偏振光，简称偏振整理光ppt 或偏光。
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：
(2R,3S)-(-)-苏阿糖
2. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
以酒石酸为例
COOH
(R) H OH (S) H OH
COOH
COOH
COOH
HO H (S) (R) H OH HO H (R) (R)HO H
COOH
COOH
(1)
(2)
(3) (+)-酒石酸
mp
(+)-酒石酸 170oc
1
COOH HO 2 H
Cl 3 H 4COOH
(2R,3R)
1
-
1
COOH
HO
H2
H 3 Cl
4COOH
(2S,3S)
2
1
-
COOH
HO 2 H
H 3 Cl
4COOH -
(2R,3S)
3
2
C: OH 3C: Cl
CHClCOOH COOH COOH CHOHCOOH
1
COOH H2 Cl 3 H
4COOH
pKa 4.23 4.23 4.24 4.80
1和2，3和4互为对映关系，但仔细观察会发现1和2 可以重合，是同一物质。这是因为1和2分子中有一个对 称面，因此分子无手性。把分子内含有平面对称性因素的
没有旋光性的立体异构体称为内消旋体(meso)。可见：分
子有手性中心，分子不一定有手性。
1和3或4是非对映体。等量的3和4构成外消旋体， 但外消旋体是混合物，在性质上不同于内消旋化合物。
H Cl Cl
H
Cl旋 转 9 0 。 Cl
HH
H H
Cl
Cl
整理ppt
H -H
Cl Cl
Cl Cl
H -H
Cl HH
Cl
结论：
A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与 其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。 对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有 交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少 数。
逆 时 针 左 旋 ， 以 “ l ” 或 “ ” 表 示 。
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但旋光度“”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：
[
]t l
=
c×l
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 . ml1; l 为盛液管的长度，单位 dm 。 t 测样时的温度。 l 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)。
一个含有n个不对称碳原子的直链化合物，如 果它有可能出现内消旋型的旋光异构体，那么它的 旋光异构体的数目将少于2n个。
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六、含手性碳原子的单环化合物 ——判别单环化合物旋光性的方法
实验证明：单环化合物有否旋光性可以通过 其平面式的对称性来判别，凡是有对称中心和对 称平面的单环化合物无旋光性，反之则有旋光性。