对映异构体-PPT
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第七章对映异构
D/L法） 了解立体选择性反应和立体专一反应的概念。
2
有机分子的异构现象
通过前面的学习，可知有机化合物具有如下异构现象：
异构体（Isomers） 具有相同分子式的不同化合物
构造异构体 （Constitutional isomers） 化合物中原子的排列顺序不同
立体异构体 （Stereoisomers） 化合物中原子的排列顺序相同， 但是空间排布不同
（a）以 H 原子远离我们的眼睛,按照与碳相连的原子的原子 序数由大到小顺序进行排列,一个是顺时针方向,一个是逆时 针方向。
F H
Br Cl
Cl
H
Br
F
18
（b）交换一个异构体中任何两个原子或原子团，得到 其对映异构体，即得到的化合物原子或原子团在空间的排 列顺序与以前相反。
上面的例子说明，对映异构现象实质：是基团在空间 的不同排列所引起。但是原子或基团的不同排列与旋光 性有什么关系？如何确定每种异构体的空间排列？
H
H
其他的不存在对映异构现
H
A
象。
38
练习：判断下列化合物之间的关系：
1.
与
2.
与
3.
与
解： 1. 一对对映异构体 2. 同一化合物 3. 同一化合物
39
判断对映异构体的方法
最直接的方法是建造一个分子和它的镜像的模型。观察镜像和 分子是否重叠？
是否有对称面、对称轴或对称中心。 寻找手性碳原子（手性中心）。 （但如果有两个或两个以上的手性碳原子有例外，内消旋体）
15
1) 手性中心、 不对称碳原子
（chiral center, asymmetric carbon)
Cl
H
2
有机分子的异构现象
通过前面的学习，可知有机化合物具有如下异构现象：
异构体（Isomers） 具有相同分子式的不同化合物
构造异构体 （Constitutional isomers） 化合物中原子的排列顺序不同
立体异构体 （Stereoisomers） 化合物中原子的排列顺序相同， 但是空间排布不同
（a）以 H 原子远离我们的眼睛,按照与碳相连的原子的原子 序数由大到小顺序进行排列,一个是顺时针方向,一个是逆时 针方向。
F H
Br Cl
Cl
H
Br
F
18
（b）交换一个异构体中任何两个原子或原子团，得到 其对映异构体，即得到的化合物原子或原子团在空间的排 列顺序与以前相反。
上面的例子说明，对映异构现象实质：是基团在空间 的不同排列所引起。但是原子或基团的不同排列与旋光 性有什么关系？如何确定每种异构体的空间排列？
H
H
其他的不存在对映异构现
H
A
象。
38
练习：判断下列化合物之间的关系：
1.
与
2.
与
3.
与
解： 1. 一对对映异构体 2. 同一化合物 3. 同一化合物
39
判断对映异构体的方法
最直接的方法是建造一个分子和它的镜像的模型。观察镜像和 分子是否重叠？
是否有对称面、对称轴或对称中心。 寻找手性碳原子（手性中心）。 （但如果有两个或两个以上的手性碳原子有例外，内消旋体）
15
1) 手性中心、 不对称碳原子
（chiral center, asymmetric carbon)
Cl
H
第八章 立体化学对映异构
l ??
? : 旋光度；c: 溶液浓度 (g/mL)；ρ: 纯液体密度(g/mL) ；l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响，要注明所用溶剂。
例: 在20℃时，以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°，记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记： (1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为： a、b、c、d，并
将它们按次序规则排队。 (2)若a,b,c,d 四个基团的顺序是 a(较优基团)>b>c>d ，将该手
性碳原子在空间作如下安排：
? 把排在最后的基团 d放在离观察者 最远的位置，然后按 先后次序观察其他三个基团。 ? 即从最先的a开始看，经过b，再到c。 ? 若方向是 顺时针 的，则该手性碳原子的构型标记为 “R”；若为逆时针，则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
? : 旋光度；c: 溶液浓度 (g/mL)；ρ: 纯液体密度(g/mL) ；l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响，要注明所用溶剂。
例: 在20℃时，以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°，记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记： (1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为： a、b、c、d，并
将它们按次序规则排队。 (2)若a,b,c,d 四个基团的顺序是 a(较优基团)>b>c>d ，将该手
性碳原子在空间作如下安排：
? 把排在最后的基团 d放在离观察者 最远的位置，然后按 先后次序观察其他三个基团。 ? 即从最先的a开始看，经过b，再到c。 ? 若方向是 顺时针 的，则该手性碳原子的构型标记为 “R”；若为逆时针，则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
课件 第3章 对映异构(2)
一对对映体等量混合得到外消旋体
外消 旋体
(S)-(+)-乳酸 mp 53oC
15 [ ]D =+3.82
(R)-(-)-乳酸 mp 53oC
15 [ ]D =-3.82
()-乳酸 mp 18oC
[]15 D=0
pKa=3.86(25oC)
pKa=3.79(25oC)
pKa=3.83(25oC)
第3章 对映异构（2）
横键基团朝前，竖 键基团朝后 。 不离开纸面翻转， 在纸面上顺时针或 反时针旋转180o， 其构型保持不变。 纸面上旋转90o或 270o后变成其对映 体。 固定一个基团，其 余三个基团顺时针 或逆时针旋转，构 型保持不变。 任意两个基团对调 一次后变成它的对 映体。
对次序规则的补充
分子式：C129H223N3O54 可能存在的异构体数目为271
O O H2N OH O OH O HO OH OH Me OH OH OH OH O HN NH OH OH Me O O OH O Me OH Me HO OH O HO OH OH OH OH Me OH O OH HO OH OH Me OH OH OH OH HO O HO OH OH O OH OH OH HO OH OH HO OH OH
R式
赤式
（3）含有 n个手性碳化合物最多立体 异构体的数目
1个C* 2个C* 3个C* A+ B+ BC+ C- C+ CAB+ BC+ C- C+ CD+D- D+D-D+D-D+D2 4 8 16
4个C* D+D- D+D-D+D-D+D-
第6章 对映异构
比旋光度 (Specific Rotation)
t
B l
：旋光度 B ：质量浓度(g/ml) l ：盛液管的长度（dm）
8
：光源的波长
t ：测定时的温度
说明
•比旋光度[]：体现物质特性，可在手册中查到 •一般用钠灯(D)作光源，λ=589.3nm，t=20℃ •物质的旋光度，需要通过改变浓度或者改变盛液管长度 的方式测定两次，才能确定。 •溶液一般为稀溶液，否则测出的α值不准 •若溶剂不是水，则要在后面标出溶剂及相应浓度 右旋酒石酸： (乙醇, 5%)
25
CH3 C HO H CH2CH3 HO
CH3 C CH2CH3 H HO
CH2CH3 C H CH3
S
R
R
S
≡ ≡
A B C
≡
B
B
A
C
D
D
R
D A C
≡
A
D B
26
C
Fischer投影式中R、S的简便确定法： •若最小基团d在竖线上，则a，b，c顺时针旋转为R型， 逆时针为S型； •若最小基团d在横线上，则a，b，c顺时针旋转为S型， 逆时针为R型。 使用费歇尔投影式应注意的问题： •在纸面上转动180°或偶数倍，构型不变。
n
﹡
﹡
I
≡
II
III
IV
关系：对映体：III和IV
内消旋体：I和II
非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV
33
内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物 (有) 内消旋体无旋光性(抵消), 不能分离成光活性物质
mp
(+)-酒石酸 (-)-酒石酸 170oc 170oc
第五章 光学异构-对映异构体
单从构造式看，C是非手性碳原子。分子 是非手性碳原子。 单从构造式看， 是非手性碳原子 中含两个相同C*， 个旋光异构体 个旋光异构体。 中含两个相同 ，有3个旋光异构体。其中一 对对映体，一个内消旋体。 对对映体，一个内消旋体。但其旋光异构体的 总数=4，有一对对映体，两个内消旋体。 总数 ，有一对对映体，两个内消旋体。
CO H O H H2 O H (2R,4R) H 3 O R R H O 4H CO H O
COOH H 2 OH H 3 OH H 4 OH COOH
CO H O H 2 H O H O 3 H (2S,4S) S S H 4 O H CO H O
COOH H 2 OH HO 3 H H 4 OH COOH
CHO H
OH OH HO HO
CHO H CH OH 2
L(-)-甘油醛 (
CH OH 2
D(+)-甘油醛 (
(2)绝对构型 R/S命名法 绝对构型 S 系统命名法用以“基团次序” 系统命名法用以“基团次序”规则为基础的 R/S命名法命名绝对构型。 S命名法命名绝对构型。 R：Retus （拉丁文，右） 拉丁文， S：Sinister（拉丁文，左） （拉丁文，
H O O C
* CH O H
* C H O H
CO H O
酒石酸
分子式、结构式相同， 分子式、结构式相同，含两个相同手性碳 原子→旋光异构体总数=3→ 原子→旋光异构体总数 →一对对映体和一个 内消旋体→一对对映体和内消旋体之间， 内消旋体→一对对映体和内消旋体之间，彼此 两两互为非对映体。 两两互为非对映体。
旋光异构体的 性质
对映异构体 手性条件下性质 不同，非手性条件下性质相同。 不同，非手性条件下性质相同。 外消旋体 外消旋混合物；外 外消旋混合物； 消旋化合物； 消旋化合物；外消旋固体溶液 非对映异构体 物理性质不同， 物理性质不同， 化学性质基本相同， 化学性质基本相同，但在同一 反应中，反应速率不同。 反应中，反应速率不同。
-对映异构现象
2.含手性面化合物
六螺并苯类化合物,是六个苯环用相邻两碳原子 稠合，分子中的碳原子都是sp2杂化。分子应该是平 面结构，但两端环上的两个氢原子拥挤，使两端苯 环不能在一个平面上,一上一下，像个螺旋，出现不 对称现象，产生对映异构现象。其旋光能力惊人，
[α]=3700°。
左手螺旋，S构型，
右手螺旋，R构型
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。 至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
H H H Cl C2 H Cl Cl H H Cl H H Cl H H H
Cl
H
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。
OH OH
A. 三维结构标记：
C2H5 H H CH3 CH3 C2H5
R
S
若a→b→c是顺时针方向转，手性碳原子为 R构型，用R表示； 若a→b→c是逆时针方向转，手性碳原子为 S构型，用S表示。
注：R / S与D / L; R / S与 “+、-” 没有必然的联系
B. Fischer 投影式（平面标记法）：
3. 命称标记
已明确构型的手性化合物在命名时要将 R、S 或D、L放到名称前并与名称间用半字线“-”隔开。
如果分子中有多个手性碳，要分别判断每个 手性碳的构型是R或S。命名时将手性碳位号与R 或 S 一起放在括号内，写到名称前面。
例如：
COOH HO H Cl H COOH
（2R,3R）-2-羟基-3-氯 丁二酸
∴既无对称面也没有对称中心的，一般可判 定为是手性分子。
故：分子的手性是对映体存在的必要和充分 条件。
六螺并苯类化合物,是六个苯环用相邻两碳原子 稠合，分子中的碳原子都是sp2杂化。分子应该是平 面结构，但两端环上的两个氢原子拥挤，使两端苯 环不能在一个平面上,一上一下，像个螺旋，出现不 对称现象，产生对映异构现象。其旋光能力惊人，
[α]=3700°。
左手螺旋，S构型，
右手螺旋，R构型
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。 至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
H H H Cl C2 H Cl Cl H H Cl H H Cl H H H
Cl
H
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。
OH OH
A. 三维结构标记：
C2H5 H H CH3 CH3 C2H5
R
S
若a→b→c是顺时针方向转，手性碳原子为 R构型，用R表示； 若a→b→c是逆时针方向转，手性碳原子为 S构型，用S表示。
注：R / S与D / L; R / S与 “+、-” 没有必然的联系
B. Fischer 投影式（平面标记法）：
3. 命称标记
已明确构型的手性化合物在命名时要将 R、S 或D、L放到名称前并与名称间用半字线“-”隔开。
如果分子中有多个手性碳，要分别判断每个 手性碳的构型是R或S。命名时将手性碳位号与R 或 S 一起放在括号内，写到名称前面。
例如：
COOH HO H Cl H COOH
（2R,3R）-2-羟基-3-氯 丁二酸
∴既无对称面也没有对称中心的，一般可判 定为是手性分子。
故：分子的手性是对映体存在的必要和充分 条件。
第6章对映异构
• 为了比较不同物质的旋光性，规定溶液的浓度为1g/mL，盛液管 的长度为1dm，并把这种条件下测得的旋光度叫做比旋光度，一般 用[]表示。
[t
c●l
C——溶液的浓度（g / mL） l——管长（dm）。
• 比旋光度只决定于物质的结构，故它是各种化合物各自 特有的物理常数。
比旋光度的表示法
6.6.3 其它特殊结构手性化合物
6.3.2相对构型与绝对构型
6.7 外消旋体的拆分
6.3.3 R、S命名规则
6.8 亲电加成反应中的立体化学
6.1 立体异构与手性分子
立体化学的主要研究内容
——研究有机化合物分子的三维空间结构（立体结构）， 及其对化合物的物理性质和化学反应的影响。
立体异构体
——分子构造（即分子中原子相互联结的方式和次序） 相同，而立体结构不同的化合物。 构造异构体
设想分子中有一平面，可把分子分成互为镜像的两半， 这个平面就是对称面。具有对称面的分子不具手性。
H
C
Cl
Cl
Cl H CC
H
Cl
(E)-1,2-二氯乙烯
CH3 (1) 1,1,-二氯乙烷
该分子的对称面 即分子平面
（2）对称中心
对称因素
如果分子中有一点，所有通过该点画的直线都以等距离 达到相同的基团，该点称为对称中心。具有对称中心的分 子无手性，也无旋光性。
HH
H
H
Cl
Cl
H
Cl
Cl
Cl
H
H
Cl
H
C2对称轴
对映异构
手性和对称性的关系
• 凡具有对称面、对称中心的分子，都能与镜像叠合， 都是非手性分子。 • 既无对称面，又无对称中心的分子，都不能与其镜 像叠合，都是手性分子。
第5章对映异构体
第五章 对映异构体
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 CH3 OH H3C OH
H
-
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
mp 53oC
15 [ ]D = +3.82
(R)-(-)-乳酸
mp 53oC
15 [ ]D = -3.82
pKa=3.79(25oC)
pKa=3.83(25oC)
一对对映体结构差 别很小，因此它们 具有相同的 bp ， mp ， 溶解度等，化学性 质也基本相同。很 难用一般的物理或 化学方法区分。但 它们对平面偏振光 的作用不同：
CH3 C2H5
R
S
CHO CHO H OH CH2OH H
H OH HO
CHO
R
CH2OH
CH2OH
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型
绝 对 构 型 能真实代表某一 光活性化合物的 构型（R、S） 相 与假定的D、L甘油 对 醛相关联而确定的 构 型 构型。
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。
l 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)。
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。
含一个手性碳原子的化合物
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 CH3 OH H3C OH
H
-
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
mp 53oC
15 [ ]D = +3.82
(R)-(-)-乳酸
mp 53oC
15 [ ]D = -3.82
pKa=3.79(25oC)
pKa=3.83(25oC)
一对对映体结构差 别很小，因此它们 具有相同的 bp ， mp ， 溶解度等，化学性 质也基本相同。很 难用一般的物理或 化学方法区分。但 它们对平面偏振光 的作用不同：
CH3 C2H5
R
S
CHO CHO H OH CH2OH H
H OH HO
CHO
R
CH2OH
CH2OH
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型
绝 对 构 型 能真实代表某一 光活性化合物的 构型（R、S） 相 与假定的D、L甘油 对 醛相关联而确定的 构 型 构型。
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。
l 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)。
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。
含一个手性碳原子的化合物