第六章对映异构练习及答案讲述
(整理)第六章对映异构1
第六章 对映异构一、 基本内容本章从不对称物质具有旋光性的现象出发,解释了有机化学中不对称性分子产生旋光性原因。
从立体化学的角度对分子的构型进行了阐述。
介绍了各种表示构型的方法。
主要有费歇尔投影式、纽曼投影式、楔型式及锯架式。
介绍了手性的概念及如何用对称元素来判断分子有无手性及如何表示手性碳原子的方法等问题。
在此基础上,引出了对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
在前面各章的基础上强调了反应过程中的立体化学问题。
二、 重点与难点本章的重点是对所学的各种概念的理解和应用,在多做练习的基础上加深对基本内容及有关立体化学知识的理解。
包括R/S 命名法、各种表示构型的方法及相互间的转换、对称元素及其操作、反应过程中的立体化学问题及对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
难点主要体现在对立体化学的理解上。
如表示构型的方法及相互间的转换和反应过程中的立体化学问题。
三、精选题及其解6-1 某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。
（１）取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 o C 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o ,试计算该物质的比旋光度。
（２）把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。
（３）如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。
解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示：t 为测定时的温度（一般为室温,15-30 o C ）；λ为测定时的波长（一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号Ｄ表示）,在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。
（１）将旋光度α＝+2.1o 带入上式,得（２）旋光度为α＝+2.1o ＊２＝+4.1o（３）旋光度为α＝+2.1o /２＝+1.05o１ c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1 o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )6-2 将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。
(整理)第六章 对映异构习题答案
第六章对映异构1、说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体：答案：（1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）比旋光度：通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm (10cm)长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）对应异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）非对应异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2、下列化合物中有无手性C（用*表示手性C）（1）（2）（3）（4）答案：（1）*（2）无手性碳原子（3）**（4）3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：解：分子式为C3H6DCl的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对应异构体。
（手性）：（无手性）Cl CH 2CH 3HD DH ClCH 2CH 3CH 2Cl CH 3HDDHCH 2ClCH 3CH 2D CH 3HClClHCH 2DCH 34、 ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。
从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案：(1)Cl 2CHCH 2CH 3(1) CH 3CCl 2CH 3(2) ClCH 2CHClCH 3(3) ClCH 2CH 2CH 2Cl (4)(2) 解：A 的构造式：CH 3CCl 2CH 3 B的构造式：ClCH 2CH 2CH 2Cl (3)(4)另两个无旋光性的为：CH 2ClCCl 2CH 3ClCH2ClCHCH2Cl5、指出下列构型式是R 或S 。
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答：
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4．下列叙述是否正确？为什么？ （1）S 构型的化合物一定是具有左旋（－）的对映异构体。 （2）非手性的化合物可以有手性中心。 （3）非光学活性的物质一定是非手性的化合物。 （4）在化学反应中，由 S 构型的反应物转变为 R 构型的产物，一定伴随着构型的翻 转。 （5）非手性分子经反应后得到的产物是手性分子，则其必定是外消旋体。 答：（1）错误。旋光方向是通过旋光仪测得的结果，它与 R 或 S 构型之间没有必然 的关系，R 构型的化合物可以为左旋或右旋，其对映体 S 构型也可以为右旋或左旋。但同 为对映体的 R/S 构型，其旋光方向一定相反。 （2）正确。内消旋体是非手性化合物，但可以有手性中心。
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3．下列化合物中有旋光活性的是（ ）。
【答案】D 4．下列分子中，有手性的化合物是（ ）。
【答案】B 5．下列化合物为 R 构型的是（ ）。
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其中
均为手性中心。
由于在碳正离子
和碳自由基 中，碳原子以
杂化轨道与其他原子成键，
呈平面构型，具有对称面，因此 C＋和 不能成为手性中心。
8．环辛烯-3-醇的羟基决定了这一化合物与辛蒙斯-斯米思试剂反应的立体化学。凭借 模型预计所得产物的立体结构。
常可得到某旋光异构体是主要产物，产物有光学活性，而不是完全的外消旋体。
5．利用椅式构象式讨论 1,2 二甲基环己烷顺反异构体的立体化学。 答：顺-1,2-二甲基环己烷的构型式为
分子中有一对称面，因此分子没有手性。而反-1,2-二甲基环己烷的构型式中既没有对 称面也没有对称中心，应有一对对映体
06 第六章 对映体
CH2OH
（Ⅱ）
CH2OH
H F F H
H
有对称中心
镜象和实物能重叠，无手性
结论：有对称中心的分子，实物和镜象能重叠，无手
性，无对映异构体，无旋光性。
20
21
3. 对称轴 定义: 穿过分子画一直线,以它为轴旋转一定角度后,可 以获得于原来分子相同的构型,这一直线叫对称 轴.
H H H H
Cn
H H H
C4
( 360 ) 90
29
COOH H C
CH 3
COOH
OH
对映异构体：
HO
H3 C
C H
S–(+)–乳酸
（R）
注意: R、S与右旋、左旋没有一定关系。
CH3 C H OH CH2CH3 CH3CH2 OH CH3 C H
(S)–2–丁醇
(R)–2–丁醇
30
H H3C C OH CH CH2
H
OH COOH C
(S)–3–丁烯–2–醇 (S)–2–羟基苯乙酸 2. 对映异构体的表示方法 常有两种表示方法
18
2. 对称中心( i ) 定义：分子中有一点 P ，以分子任何一点与其连线，
都能在延长线上找到自己的镜象，则 P 点为
该分子的对称中心。
19
例：环丁烷
H H H H H
H H H H H H H H
P
H H
H
有对称中心
镜象和实物能重叠，无手性。
Cl
Cl H F H H F H Cl
例：
H Cl
O C OH CH3 H H H
28
O C CH3 O O C
第二较优
O C H O O H
第六章 对 映 异 构
3
H H CH OH
3
C CH 楔形式
OH
OH CH 3
透视式
乳酸 优点： 形象生动，一目了然 缺点： 书写不方便
29
2.Fischer 投影式：
COOH COOH H OH CH
3
COOH
OH
HO CH
H
H
CH
3
3
乳酸对映体的费歇尔投影式
1)投影原则：动画 1° 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。 2° 横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的前面，竖线表 示指向纸平面的后面。 3° 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写 在竖线上端。 30
二、手性和对称因素 1.手性(Chirality)：实物与其镜影不能重叠的现象。 实物与镜象不能重叠的分子，称为手性分子。 具有手性的分子叫手性分子，手性分子必定有旋光 性，具有旋光性的分子必定是手性的。 分子的手性（而不是手性碳）是其具有旋光性和 对映异构现象的充分必要条件。
17
2. 对称因素
非旋光性物质。
10
3.右旋和左旋 ( dextrorotatory and levorotatory ) —— 使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“ + ”或“d”
—— 使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“ - ”或“l”
4.旋光度（observed rotation) —— 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度，用“a ” 表示。 它不仅是由物质的旋光性（与物质的结构有关）决定的， 也与测定的条件有关。 旋光度大小的影响因素：1、温度 质 4、旋光管的长度 2、波长 3、溶剂的性
立体化学
学习要求 学习内容: 概述
有机化学第三版(胡宏纹)第六章 对映异构(含解答)
H H CH3
CH3 H Br H
具有对称中心 的分子不是手 性分子
总之，若物质分子在结构上既无对称中心又无对 称面，则这种分子具有手性，为手性分子
第三节
对映体的旋光性
光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直，普 通光可以在与其前进方向垂直的任何一个平面上振动
平面偏振光
仅在一个平面上振动的 光称为平面偏振光，简 称偏振光、偏光
第一节
同分异构现象回顾：
对映异构与手性
碳链异构 构造异构 同 分 异 构 立体异构 构型异构 对映异构 对映异构又称旋光异构或光学异构 官能团异构 官能团位置异构 构像异构 顺反异构
以下分子有没有异构体？有多少种异构体？
a b C d c
a b
a
b
c d
C
①
d c
b
C
②
a
C
③
d c
①≠ ② ＝ ③ 结论：有异构体，有两种异构体 两种异构体间呈什么关系？什么类型的异构？
一、丙二烯型化合物
Cl C H C C
Cl H
C上连接2个不相同的原子或原子团时，有两种构型
二、联苯型化合物
HOOC NO2
O2N COOH
HOOC COOH
O2N
COOH
HOOC
NO2
O2N
NO2
O2N Cl
Cl NO2
HOOC
Cl
Cl COOH
判断分子是否有手性应从分子的整体对称性考虑
第七节
H2SO4 丙烯酸 与上同 硫酸
2-甲基丁烯 速率、产物 与上同
[α ]D20 +3.82 -3.82 醋酸 [α ]D20 +5.756
第六章 对映异构
第六章对映异构1. 举例说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对映异构体：⑷非对映异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体答案:（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mL含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对映异构体。
（4）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）一对对映体的右旋体和左旋体等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内由于含有相同的手性碳原子，并存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 判断下列化合物哪些具有手性碳原子（用*表示手性碳原子）,哪些没有手性碳原子但有手性.（1）（2）（4）（5）答案:（1）（2）无手性碳原子3.分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：⑴（手性）⑵（无手性）⑶（手性）⑷（无手性）⑸4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？答案:(1)(2) A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl(3)(4)另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和 CH3CCl2CH2Cl5. 指出下列构型式是R或S。
答案:R 型 S型S型S型6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
第六章对映异构
四、含有手性碳原子化合物的立体异构
１、含有一个手性碳原子化合物的对映异构
２、含有两个手性碳原子化合物的立体异构
含有两个不同手性碳原子化合物的立体异构：
在这类化合物中两个手性碳原子所连的四个基团是不完全相同的。
我们知道含有一个手性碳原子的化合物有一对对映异构体，那么含有两个手性碳原子的化合物有几个对映异构体呢？假使以A和B代表两个不同的手性碳原子，由于每一个手性碳可以有两种相反的构型，A+，A-，B+，B-。这样根据排列组合，整个分子的构型可以有下面四种。
3、比旋光性
这里应该指出：物质的旋光度，一般是用比旋光度（specific rotation） 表示。t为测定时的温度，一般是室温，λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm,用符号D表示）。如：肌肉乳酸的比旋光度为 =+0.38°，发酵乳酸的比旋光度为： =-0.38°一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。
物质具有手性就有旋光性和对映异构现象，那么，物质具有怎样的分子结构才与镜象不能重合，具有手性呢？
要判断某一物质分子是否具有手性，必须研究分子的对称性质，下面介绍分子中常见的几种对称因素：对称面（σ）、对称中心（i）、对称轴（Cn）、更替对称轴（Sn）。
凡物质分子在结构上不具有对称面、对称中心或四重更替对称轴，这个物质就具有手性，它和镜象互为对映异构，具有旋光性。
如果是反时针排列的，就用S表示（S是拉丁文Sinister的字首，是左的意思）
次序规则： 如果连在手征性中心的四个原子都是不相同 的，先后次序取决 于原子序数，原子序数较大的原子优先，如果两个原子是同一元素的同位素，则质量数较高的原子优先。 如果两个基团的相对次序不能由规则 决定，可用类
6 对映异构(11.12)
两个乳酸模型不能叠合
手性碳原子(c＊)：所连的四个原子或基团完全不同 的碳原子。
26
三、对映体和外消旋体
对映异构体：分子构造相同，构型不同，互为实物 与镜像关系而不能重合的立体异构体,叫做对映异构 体。简称对映体。 例如：(－)乳酸和(+)乳酸 对映体之间关系：
比旋光度相同，旋光方向相反。 非手性环境——性质相同： mp、bp (左、右旋乳酸:mp53℃) 在非手性溶剂中的溶解度 与非手性试剂的反应速度 手性环境中——性质不同： 与手性试剂的反应速率或反应能力 在手性催化剂/手性溶剂中的反应速率
有对称面的分子 (氯乙烷)
30
有对称面的分子
反-1,３-二甲基环丁烷
反-1,2-二氯乙烯
反-2,4-二甲基 -1,3-环丁二酸
有 对 称 中 心 的 分 子
31
无对称面/对称中心的分子是手性分子—旋光
C＊
C＊
（+）－乳酸
（－）－乳酸
C＊abcd型分子是手性分子。例：2－羟基丙酸 （乳酸）
32
3
§6.1 物质的旋光性
一、偏振光
光波是一种电磁波，光的振动方向与光的前进方向 垂直。在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的 任何可能的平面上振动(下图)。
4
偏振片（棱镜）：只允许与其晶轴平行的光通过。 光透过偏振片后，变为只在一个平面内振动的 光——平面偏振光（偏振光或偏光）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
二、旋光物质和非旋光物质
28
四、对称性——对称面和对称中心
判断化合物是否旋光的方法： 分子与其镜像是否重合： 重合—非手性—不旋光 不重合—手性—旋光 （根据模型） 分子的对称性： 对称—非手性—不旋光 （根据对称元素） 不对称—手性—旋光 对称面 对称中心
第六章对映异构案例
COOH COOH
mp: 53℃ mp: 53℃
H
C C
OH
H
CH 3
OH
分子式相同；构造式相同；互为实物与镜像的关系； 不能重叠。 对映异构；旋光异构；光学异构 对映异构体； 手性分子
对映异构体的性质
COOH C CH3 H OH
H COOH C OH CH 3
⑴ Fischer投影式不能离开纸面翻转过来；
COOH
COOH H OH CH3
翻转
COOH H HO CH3
COOH
OH
C
H
CH3
不同
H C OH
CH3
⑵ 可以在纸面平移或转动 n·180°，但不 能转动（2n-1）× 90°。
CH 3
COOH H OH CH3
旋转180°
CH3 HO H COOH
CH 3
OH
C
H
COOH
COOH
旋转180°
H C OH
相同
OH C H
COOH
CH3
30
(3)投影中任意两个基团不能对调，否则构型改变，对
第六章 对映异构（enantiomerism）
碳架异构
同 分 异 构
构造异构
位置异构 官能团异构 互变异构 构型异构
顺反异构
对映异构
立体异构
构象异构
对映异构的定义
OH CH3 CH O C OH
肌肉分解乳酸： 乳糖发酵乳酸：
COOH C CH3 H OH
CH3
20 3 . 8 [ ]D
找出下列化合物的对称轴.
旋光
对称面(镜面)
6 第六章 对映异构
1、掌握偏振光、旋光性、比旋光度、摩尔比旋光度的概念。 2、理解对称元素和对称操作，识别指定结构中的对称元素， 掌握手性和手性碳的概念。 3、掌握费歇尔投影规则和使用费歇尔投影式的原则， 以及费歇尔投影式、纽曼投影式与锯架式的转换。 4、掌握含一个手性碳化合物的对映异构现象，对映异构体、 外消旋体。 5、掌握含二个手性碳化合物的立体异构，非对映异构体、 内消旋体，画出上述异构体的纽曼投影式。 6、理解丙二烯型、螺环和有位阻联苯的对映异构的特征。 7、构型标记法，R/S标定法，D/L系。 8、理解对映异构体混合物的化学拆分基本原理。
返回教学内容
第三节
含一个手性碳原子化合物的对映异构
一.对映体（Enantiomers） 乳酸是含一个手性碳原子的典型代表：
COOH COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
构造相同，构型相反，互为物象关系叫对映异构体 (简称对映体) 其中一个是右旋体： []20D = + 3.8º 一对乳酸： 另一个是左旋体： []20D = - 3.8º
H
CH3
HO CH 3
H
投影
使用费歇尔投影式时应注意的操作： 1.不能离开纸面翻转——否则会改变原来的构型。 2.在纸面上转动180º ，不改变原来构型。 3.在纸面上旋转90º 或90º 的奇数倍，则改变原来构型。 4.把其中一个基团固定，其他三个基团按顺时钟方向 或反时 钟方向改变相对位置，则构型不变。 5.任何两个基团互相调换位置，则改变原来构型。
(Enantiotropy or Enantiomorphism) （旋光异构）
(Conformers or rotational isomers)
6对映异构
一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 分子内含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋
CH3 * CHOH CH2 CH3
3、写出分子式为 C3H6DCl 所有构造异构体的结构式。在这些化合物中哪些具有手性？用 投影式表示它们的对映异构体。
解：⑴
（手性）
⑵
（无手性）
⑶
（手性）
c b a (2) (1)三个的构型分别是顺,反,反,所以 b,c 相同的，a 和 b,c 是对映体 (2)四个的构型分别是反,反, 顺, 顺,所以 a,b 相同的,c,d 相同的，两组间是对映体
问题 6-8 画出 2-氯-3-溴丁烷的光学异构体的投影式，并指出它们组成的外消旋体。
CH3 Cl H CH3 R, R H Br H Br
(2)
CH3 H H Cl CH3 S, S (3) 互为对映体 COOH H H HO OH OH H COOH R, R (4) 互为对映体 HO HO H Cl H H Cl H H
CH3 H H Cl CH3 R, R H H H
CH3 Cl H Cl CH3 R, S 内消旋体
COOH H H OH COOH S,S HO HO HO
非对映体
同一化合物（有对称面）
构造异构体 14、 下列化合物的构型式中哪些是相同的？哪些是对映体，哪些是内消旋体？
Ⅰ与Ⅱ,Ⅲ与Ⅴ，Ⅳ与Ⅵ，Ⅶ与Ⅴ是相同的,Ⅰ与Ⅱ，Ⅶ与Ⅷ是内消旋体,Ⅲ与Ⅳ，Ⅴ与Ⅵ为对 映体 15、2-丁烯与氯水反应可以得到氯醇（3-氯-2-丁醇） ，顺-2-丁烯生成氯醇（Ⅰ）和它的对映体， 反-2-丁烯生成（Ⅱ）和它的对映体。试说明形成氯醇的立体化学过程。
CH3CH2CH2CHCH2CH3
有机化学对映异构练习
一、单项选择题1．对映异构是（）。
A．碳链异构B．顺反异构C．互变异构D．构型异构2．偏振光指的是在（）个方向上振动的光。
A．0 B．1 C．2 D．43．让普通光通过（）后，就可以产生偏振光。
A．凸镜B．凹镜C．棱镜D．平面镜4．旋光性物质使平面偏振光的振动方向旋转的角度称为（）。
A．旋光度B．比旋光度C．折光度D．衍射度5．旋光度可以用（）表示。
A．αB．βC．[α] D．[β]6．手性碳指的是与C原子直接相连的（）个原子或原子团完全不同。
A．1 B．2 C．3 D．47．下列物质中，哪个是不对称分子（）。
A．甲醇B．乙醇C．甘油D．正丙醇8．2-丁醇分子中有（）个手性碳。
A．1 B．2 C．3 D．49．酒石酸分子中有（）个手性碳。
A．1 B．2 C．3 D．410．在实验室合成乳酸时，得到的是（）的左旋体和右旋体混合物。
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：311．外消旋体指的是（）比例的对映体混合物。
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：312．含1个手性碳的化合物有（）个光学异构体。
A．1 B．2 C．3 D．413．含2个手性碳的化合物有（）个光学异构体。
A．1 B．2 C．3 D．414．含2个相同手性碳的化合物有（）个光学异构体。
A．1 B．2 C．3 D．415．不是Fischer投影试特点的是（）。
A．横前竖后B．实前虚后C．十字叉代表手性碳D．主链C在竖线上16．D/L命名法中的D是拉丁文（）的意思。
A．上B．下C．左D．右17．D/L命名法中的L是拉丁文（）的意思。
A．上B．下C．左D．右18．手性分子必然（）。
A．有手性碳B．有对称轴C．有对称面D．与镜像不能完全重叠19．只有1个手性碳的分子，不一定（）。
A．有1对对映体B．观察到旋光性C．存在外消旋体D．与镜像不完全重叠20．乳酸有（）个光学异构体。
A．1 B．2 C．3 D．421．柠檬酸有（）对对映体。
有机化学06-对映异构
H
COOH
HO
CH3 H Cl CH3 Cl H H
CH3 H Br CH3
Organic Chemistry
HO CH3
H
化学与生命科学学院
含有一个手性碳原子的化合物 构型之间的转换
CH3 Cl H OH CH3
交叉式
H H
Cl
CH3 H
竖立
H
CH3 OH CH3
重叠式
Cl OH CH3
H
化学与生命科学学院
COOH H OH CH3
化学与生命科学学院
COOH HO CH3
Organic Chemistry
H
含有一个手性碳原子的化合物 构型表示方法
使用Fischer投影式注意： （1）不能离开纸面翻转过来
COOH H OH CH3
翻转
COOH H HO CH3
COOH OH H
C
CH3
COOH
COOH
对映体构型标记
Fischer投影式为平面的构型式，应把它想象成立体形象
来进行判断。
COOH H OH CH3
(R)-(-)-乳酸
COOH HO H CH3
(S)-(+)-乳酸
化学与生命科学学院
Organic Chemistry
对映体构型标记
快速判断Fischer投影式构型的方法： H处横键，顺时针为S H处纵键，顺时针为R
1957-1961，欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美洲被 医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕吐。
化学与生命科学学院 Organic Chemistry
反应停事件
Thalidomide的两种异构体的不同生物学特性
R-异构体 镇静、无致畸
A6第六章 对映异构
CH3 Ph
CH3 Ph
C CHCOOH
R*OH
CH3 Ph
C CHCOOR*
(I)
C CHCOOR*
H2 Pt
CH3 Ph C* CH2COOR* H
(II)
(II)(手性化合物)
H2O
(III)(不等量非对映体)
CH3 Ph C* CH2COOH
(IV)(不等量对映体)
R*OH = * OH
H
第六章 对映异构
碳链异构
构造异构 (constitutional isomerization)
官能团位次 异构 官能团异构
具有相同的分子 异构 现象 式，原子成键的 互变异构 (isomeri- 顺序不同 zation) 对映异构 构型异构 立体异构 非对映异构 (stereoisomerization 构象异构 具有相同的构造，原子或基团在 空间的排布不同。
(R)–2–溴丁烷
R (R) –甘油醛
(R)–甘油醛
(S)–甘油醛
6-4 具有两个手性碳原子的对映异构
一、具有两个不同手性碳原子的对映异构
COOH COOH COOH COOH H * OH HO * H H * OH HO * H H * Cl Cl * H H * Cl Cl * H COOH COOH COOH COOH
H HO C CH2CH3 CH3
HO
CH3
H
CH3 HO C H
CH2CH3
CH2CH3
Fischer 投影式的特性：
CH3 H Br CH2CH3
(+)–2–溴丁烷
CH3 H Br CH2CH3
(–)–2–溴丁烷
旋转 90° Br CH3 CH2CH3 投影式在纸面上旋转90° H 或270 ° ，构型改变，
第六章习题参考答案
第六章 习题参考答案1、举例说明下列各词的意义。
（1）旋光体 （2）比旋光度 （3）对映异构体 （4）非对映异构体 （5）外消旋体 （6）内消旋体 解：略2、下列化合物分子中有无手性碳原子（用*表示手性碳原子）。
(1)(2)(3)(4)BrCH 2 CHDCH 2ClCOOHCHCl COOH OHClCH 3CHOH CH 2CH 3解：(1)(2)(3)(4)BrCH 2 CHDCH 2ClCOOH CHCl COOH OH ClCH 3CHOH CH 2CH 3无****3、写出分子式为C 3H 6DCl 所有构造异构体的结构式。
在这些化合物中哪些有手性？用投影式表示它们的对映异构体。
解：分子式为C 3H 6DCl 的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对映异构体。
无*ClDCHCH 2CH 3CH 3CDClCH 3DCH 2CH 2CH 2Cl(5)(1)(2)(3)无*ClCH 2CHCH 3D*DCH 2CHCH 3Cl(4)(1)(3)Cl HD CH 2CH 3Cl DH CH 2CH 3CH 2Cl H D CH 3CH 2Cl DH CH 3CH 2D H Cl CH 3CH 2D Cl H CH 3(4)4、（1）丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式。
（2）从各个二氯化物进一步氯化后，可得到三氯化物（C 3H 5Cl 3）的数目已由气相色谱法确定。
从A 得出一个三氯化物，B 给出二个，C 和D 各给出三个，试推出A 、B 的结构。
（3）通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？（4）有旋光性的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另二个是无旋光性的，它们的构造式是怎样的？ 解：（1）Cl 2CHCH 2CH 3 CH 3CCl 2CH 3 ClCH 2CHClCH 3 ClCH 2CH 2CH 2Cl （2）A 的构造式为：CH 3CCl 2CH 3（3）C 的构造式为：ClCH 2C*HClCH 3 ，D 的构造式为：Cl 2CHCH 2CH 3 （4）E 的构造式为：Cl 2CHC*HClCH 3另外两个的构造式为：ClCH 2CCl 2CH 3 ClCH 2CHClCH 2Cl 5、写出下列构型式是R 或S 。
第六章 对映异构体
*Fischer投影式可以在纸平面上旋转180° ，但不能旋转90 °或270°，也不能离开 纸面进行反转操作。
COOH H CH3 OH H
COOH C CH3 OH H
COOH OH CH3
Fischer投影式
横向基团位于纸平面前方， 竖向基团位于纸平面后方；
处理Fischer投影式需注意的事项
Fischer（菲舍尔）投影式：
CH3 Br C H H C 2H 5 CH3 C Br
C 2H 5
CH3 Br H C2H5 H
CH3 Br C2H5
• Fischer投影的规定：
手性碳原子置于纸面，横竖两线的焦点代 表该手性碳原子； 竖的两个基在纸面下方，横的两个基在纸 面上方。 含碳原子的基（主碳链）放在竖键方向， 命名时编号最小的碳原子放在上端。
Ⅱ
同一化合物
Ⅲ
对映体
Ⅳ
内消旋体（m） 酒石酸（2,3－二羟基丁二酸）
两个手性碳原子相同时，有3个立体异构体。
COOH
内消旋体
H H
OH OH COOH
对称面
命名下列化合物：
(2R,3R)-2-羟基-3-氯丁二酸
(2R,3R)-丁二醇
COOH HO Cl H H COOH HO H
CH3 H OH CH3
相同
具有旋光性的分子：
CH3 H C OH H CH2CH2CH2Cl C D H Br C CH3 Cl
CH2CH3
CH2CH2Cl
COOH H C CH3 OH H3CH2CH2C
CH2CH2CH2CH3 C CH2CH3
CH2CH2CH2CH2CH3
6.4.2 构型的命名法： 相对构型和绝对构型
第六章对映异构1
？
丙酮酸还原： 无旋光性
外消旋体
左旋体和右旋体的等量混合外消旋体， 用（±）表示
乳酸的一些物理常数 名称 （+）-乳酸 （-）-乳酸 （+ -）-乳酸 熔点 26 26 18 [α ]tD +3.8o -3.8o 0o pKa 3.76 3.76 3.76
三、构型的表示方法
构型表示法
1、构型式（楔形式）
这种碳原子没有任何对称因素故叫不对称碳原子或叫手性碳原子在结构式中通常用标出手性碳原生活中的对映体1镜象沙漠胡杨生活中的对映体2镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象?在立体化学中不能与镜象叠合的分子叫手性分子而能叠合的叫非手性分子
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
2-羟基-3-氯丁二酸的物理性质
•非对映体混合在一起,可以用一般的物理方法将它们分离出来.
二、含有两个相同手性碳原子的化合物
* * 例:酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH 的立体异构 OH OH
I
II
III
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
•这四种异构体中(I)和(II)是对映体;(III)和(IV)是同一 种物质(它们可以相互叠合).
Cl
Cl
H
镜象和实物不能重叠，用旋光仪测定，一个是左 旋，另一个则是右旋，是两种化合物。
结论：对称轴不能作为分子有无手性的判据。
结论：判断一个分子有无手性，一般只要判断这个分子 有没有对称面、对称中心，若既没有对称面又没有对称 中心，那么这个分子有手性，有对映异构体，有旋光性； 若分子中有对称面或者有对称中心，则这个分子无手性。
对映异构基础习题(附答案)
第六章对映异构1.说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体：答案：（1）（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。
（5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 下列化合物中有无手性C（用*表示手性C）（1）（2）（3）（4）答案：（1）（2）无手性碳原子（3）（4）3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：解：⑴ （手性）⑵（无手性）⑶（手性）⑷（无手性）⑸4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？答案：(1)(2) 解：A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl(3)(4)解：另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和CH3CCl2CH2Cl5. 指出下列构型式是R或S。
答案：R 型R型S型S型6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
第六章 对映异构的习题课
两个邻二醇都是无旋光性的。将熔点为19℃的进行拆分，可以得到两个
旋光度绝对值相同，方向相反的一对对映体。 (1)试推测熔点为19℃的及熔点为32℃的邻二醇各是什么构型。
(2)用KMnO4羟基化的立体化学是怎样的？
答： (1)熔点32℃的醇为内消旋体，熔点19℃的醇为外消旋体；
H OH
H H
2 3
OH OH
CH3 (2S, 3S) 一对对映体
CH3 (2R, 3R)
CH3 (2S, 3R) 内消旋体
部分习题答案
Cl
(5)
1
Cl
1
Cl
1
H
2
H
H
H
2
Cl
2
H
Cl (1R, 2R) 一对对映体
Cl (1S, 2S)
H (1R, 2S) 内消旋体
部分习题答案
8. 画出下列化合物的构型。
(2)KMnO4羟基化的立体化学过程为：
部分习题答案
H3C H C H3C H C C H H3C H O Mn O O OH2O H H CH3 OH OH CH3
+
C H3C
KMnO4
H3C
H C
H3C
H C C O Mn O CH3 OO H2O H HO
CH3 OH H CH3
+ KMnO4
CH （1） 3CH2CHCH2CH2CH3 Br
（2） CH3CHBr
CHOH
CH3
（3）C6H5
CH(CH3)
CH(CH3)C6H5
（4）CH3CHOH （5）
CH2 CH2 CHCl CHCl
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第六章对映异构
1.说明下列各名词的意义：
⑴旋光性；⑵比旋光度；⑶对应异构体；⑷非对应异构体；⑸外消旋体；⑹内消旋体。
答案：
（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mol含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。
（5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 下列化合物中有无手性C（用*表示手性C ）
（
1
）（2）（3）（4）
答案：
（1）（2）无手性碳原子（3）（4）
3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：
⑴ （手性）⑵（无手性）⑶（手性）
⑷（无手性）⑸
4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6C l2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5C l3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个，C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？
答案：
(1)
H C
*OH
C H3
C H2C H3
(2) A：CH3CCl2CH3 B ClCH2CH2CH2Cl
(3)
(4) 另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和CH3CCl2CH2Cl
5. 指出下列构型式是R或S。
答案：
R 型R型
S型S型
6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
答案：
R 型 S型
（
5）
7．写出下列各化合物的费歇尔投影式。
CH 3CH 2
OH CH 3
H (1)
CH 3
CL
H C 5
(2)
CH 3H CL
H Br
CH 3
(3)
CH 3
OH
H
CL
CH 3
H
(4)
答案：
CH 3OH C 2H 5
H
(1)
C 2H 5CL
H
H
CH 3
H
(2)
CH 3
CL
H
CH3
H
Br
CH3
C2H5H
H
OH
CH3
(3)(4)
8. 画出下列化合物的构型。
答案：
（4）
9. 用费歇尔投影式画出下列化合物的构型式：
⑴(R）-2-丁醇⑵2-氯-(4S)-4-溴
-(E)-2-戊烯
⑶内消旋-3，4-二硝基己烷
答案：
（1）（2）（3）
10、⑴指出下列化合物的构型是R还是S构型。
⑵在下列各构型式中那些是与上述化合物的构型相同?那些是它的对映体?
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
答案：
（1）S构型（2）(b) 与⑴相同 (c) 与⑴相同 (d) 与⑴相同 (e) 与⑴是对映体 (f) 与(1) 是对映体。
11. 将下列化合物的费歇尔投影式画成扭曼投影式(顺叠和反叠),并画出它们的对映体的相应式子。
答案：
（1）
反叠反叠重叠式重叠式
（2）
对位交叉式重叠式
12. 画出下列化合物可能有的异构体的构型。
答案：
13. 下列各队化合物那些属于对映体，非对映体，顺反异构体，构造异构体或同一化合物。
答案：
（1）非对映体（2）对映体（3）对映体（4）非对映体（5）顺反异构体
（6）非对映体（7）同一化合物（有对称面）（8）构造异构体
14. 下列化合物的构型式中那些是相同的?那些是对映体?那些是内消旋体?
答案：
Ⅰ与Ⅱ，Ⅲ与Ⅴ，Ⅳ与Ⅵ，Ⅶ与Ⅴ是相同的，Ⅰ与Ⅱ，Ⅶ与Ⅷ是内消旋体，Ⅲ与Ⅳ，Ⅴ与Ⅵ为对映体。
15. 2-丁烯与氯水反应可以得到氯醇(3-氯-2-丁醇)，顺-2-丁烯生成氯醇(I)和它的对映体，反-2-丁烯生成（II）和它的对映体，试说明氯醇形成的立体化学过程。
答案：
顺-2-丁烯与氯水反应生成氯醇(Ⅰ)和它的对映体，说明该反应是按反式进行加成的，反应通过一个环状氯钅翁离子使C-C单键的自由旋转受到阻碍，从而使OH-只能从三元环的反面进攻环上的两个C。
同时，由于OH-进攻C2,C3的机会均等。
因此得到(I)和它的对映体。
反式-2-丁烯与氯水反应生成氯醇(Ⅱ)和对映体,说明反应也是按反式加成进行的.反应时也是通过三元环氯钅翁离子,但形成的却是两个不同的环状氯钅翁离子(A)和(B),同时,OH-从A的反面进攻环上的两个C均得(Ⅱ),而丛(Б)的反面进攻环上的两个C均得Ⅱ 的对映体Ⅲ ,反应的立体化学过程如下：
16.用KMnO4与顺-2-丁烯反应，得到一个熔点为32℃的邻二醇，而与反-2-丁烯反应得到的为19℃的邻二醇。
两个邻二醇都是无旋光的，将熔点为19℃的进行拆分，可以得到两个旋光度绝对值相同，方向相反的一对对映体。
（1）试推测熔点为19℃的及熔点为32的邻二醇各是什么构型。
（2）用KMnO4羟基化的立体化学是怎样的？
答案：
（1）按题意，二种邻二醇的构型不同，但构造式相同，故熔点为19℃的邻二醇是个外消旋体，熔点为32℃的邻二醇是内消旋体，它们的构型如下：
(2)KMnO4羟基反应是一种经过五元环中间体的顺式加成过程，其立体化学过程如下：
同理：KMnO4从反-2-丁烯醇另一面与其作用则得（B）。
A与B互为对映体。