两个手性碳原子化合物的对映异构
含手性轴及手性面的化合物的对映异构
镜子不能重合教学目的：掌握构型异构的另一种异构 --对映异构 教学重点：手性分子的识别与标记 教学安排：A 3，B 3 — > C 3 一、手性分子的概念1手性:把左手放到镜面前，左手的镜像与右手相同。
左、右手的关系是实物与镜像的关系相对映而不重合手性：物质与镜像相对映而不重合的性质称为手性或称为手性征。
手性分子：具有手性的分子称为手性分子或称为手性征分子。
手性分子最大特征是具有旋 光性（见5节）。
非手性分子：不具有手性的分子称为非手性分子。
判断分子的手性：判断分子是否有手性，用镜子。
分子与其镜像重合称为非手性分子，分 子与其镜像不重合称为手性分子。
2、分子的手性中心QO 2Hi CO 2H:I :■ ■ HO —L H ! H -^FOH■■=| 2 皿i CH 3乳酸分子模型孚L 酸分子的两个模型是实物与镜像的关系， 相对映而不能重合， 即乳酸分子有手性，是手 性分子。
乳酸分子的中心碳原子上连有四个不同的原子和基团（H , CH3, OH和COOH）, 具有不对称性。
称为不对称碳原子或手性碳原子，用“ *表示。
它是分子的不对称中心或手C1甲烷（六个对称而）C1三氧甲烷（三个对称面）性中心。
3、对映异构现象两个乳酸的分子式相同，分子构造也相同，但分子中原子和基团在空间排列不同，形成实物与镜像的关系，这种现象称为对应异构现象；具有对应异构现象的分子称为对映异构体。
在后面将会看到在手性环境中，这两个对映异构体的性质是不同的。
二、分子的对称性与手性对复杂的分子用实物与镜像能否重合判断分子是否有手性”很困难。
实物与镜像不能重合是因为分子中缺少对称因素。
与分子是否存在手性有关的对称因素主要是对称面和对称中心。
1对称面能把分子切成互为镜像的两半的平面，称为分子的对称面，常用（c 表示，如下图：甲烷有六个对称面，即通过四面体每条棱与中心碳原子的平面。
三氯甲烷CHCI3有三个对称面，即通过四面体和氢原子相连的每条棱与中心碳原子的平面。
有机化学 理论篇 第五版 第14章 对映异构
有机化学(理论篇)
构造异构 (构造式不同)
同 分 异 构
立体异构 (构造式相同)
位置异构 H3C CH CH CH2CH3 H2C CH CH2CH2CH3
碳链异构 CH3CH2CH2CH3
H3C CH CH3 CH3
官能团异构 CH3CH2OCH3
H3C CH CH3 OH
互变异构
构造异构 (构型不同)
图14-2 乳酸的球棒模型
11
第14章 对映异构
有机化Байду номын сангаас(理论篇)
2. 对称因素
既然物质的分子与镜像不能重合就具有手性，那么物质 具有怎样的分子结构才能与其镜像不能重合而有手性呢？
分子是否具有手性，与分子的对称性有关。通过分析分 子中有无对称因素就能判断它是否有手性，一般来说没有对 称因素的分子是手性分子。最常见的分子对称因素有对称面 和对称中心。
14.4 构型的表示方法及构型的标记 14.4.1 费歇尔投影式 14.4.2 透视式 14.4.3 旋光异构体构型的确定
14.5 具有两个手性碳原子化合物的对映异构
14.5.1 具有两个不相同手性碳原子化合物的对映异构 14.5.2 具有两个相同手性碳原子化合物的对映异构
5
第14章 对映异构
有机化学(理论篇)
3
第14章 对映异构
有机化学(理论篇)
14.1 手性和对映体
14.1.1 分子的手性、对称性和对称因素 4.1.2 对映体和对映异构
14.2 物质的旋光性和比旋光度
14.2.1 平面偏振光和旋光性 14.2.2 旋光仪和比旋光度
14.3 具有一个手性碳原子化合物的对映异构
4
第14章 对映异构
顺反异构和对映异构
H
H
C=C
CH3
C6H5 H C=C H
(1Z，3Z)-1-苯基-1，3-戊二烯
Z-E构型命名法和顺反构型命名法是表示 构型的两种不同方法。Z-E构型命名法适用于
所有具有顺反异构的烯烃命名。目前Z-E构型
命名法和顺反构型命名法同时并用，这两种命
名法所使用的规则不同，但它们之间也没有必
然的联系。顺式构型不一定是Z构型；反式构
R、S标记法
R、S标记法的规则
① 按照次序规则，将手性碳原子上的四个原 子或原子团按先后次序排列，较优的原子或原子 团排在前面。
② 将排在最后的原子或原子团放在离眼睛最 远的位置，其余三个原子或原子团放在离眼睛最 近的平面上。
③按先后次序观察其余三个原子或原子团的 排列走向，若为顺时针排列，叫做R-构型；若为 逆时针排列，叫做S-构型 。
构型；若为逆时针方向排列，则为S构型；如果最小
基团排在横键上时，其他三个基团在纸面上若为顺时
针方向排列，则为S构型；若为逆时针方向排列，则
为R构型。
CHO
C2H5
C2H5
Cl
C2H5 Cl
CHO H
CHO
H
R-2-氯丁醛
H
S-2-氯丁醛
Cl
R-2-氯丁醛
下列投影式各属于什么构型
H
Br
Br Cl S-构型
* CH3CHCH2CH3
OH
CH3C*H*CH*CHCH2CH3
Cl Cl Cl
对称性
对称轴(Cn)
C2
H H3C C
C
CH3 H
C3
Cl HCH
H
C2
CH3
H3C
H3C
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
第5章有机对映异构
现在可以把异构现象归纳为： 碳胳异构 构造异构 位置异构 官能团异构 异构现象 顺反异构 构型异构
立体异构
构象异构
对映异构
二、 对映异构现象
以乳酸（α-羟基丙酸）为例，人体剧烈运动时肌肉分解出的乳酸与乳糖 经细菌发酵后得到的乳酸，其分子式与构造都相同；物理性质、化学性质也 相同，其最显著的区别是二者对平面偏振光的旋光性不同，肌肉乳酸使偏振 光的振动平面向右旋转，发酵乳酸使偏振光的振动平面向左旋转，经过研究 发现，这两种乳酸实际上在空间具有不同的构型，两种构型之间的关系正象 物体与其镜象的关系一样，即具有对映关系，人们把这种构造相同，构型不 同并且互呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构。由于对映异构体最 显著的特点是对平面偏振光的旋光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异 构或光学异构。 光学异构现象是有机化合物中极为普遍而又非常重要的一种现象。很多 天然有机化合物如生物碱、萜类、糖类化合物、氨基酸、核酸等，都具有光 学异构。不管是天然药物、天然农药，还是人工合成的药物与农药，也往往 与光学异构密切相关。由于不同的光学异构体（对映异构体）的生理活性 （或生物活性）差别极大（见本章第四节，对映体的性质），到目前为止， 世界上已商品化的医药、农药品种中，已有百分之二十多的为纯光学异构体， 而且有日趋增加的趋势。对映异构在立体异构中占有极其重要的地位，而掌 握立体化学知识是学好有机化学必不可少的。 由于对映异构最重要的特点是对平面偏振光的旋光性不同，故对平面偏振光 的旋光性是识别对映异构体最重要的方法，所以下面必须讨论偏振光和物质 的旋光性。
具有对称面的分子，不具有手性，因而没有对映异 构体和旋光性。
2．对称中心 若分子中有一点C，通过该点画任何直线，假定在离 C点等距离的直线两端有相同的原子或基团，则C点就称 为该分子的对称中心，用符号i表示，对称中心的对称操 作为反演。如1，3-二氯环丁烷分子就具有对称中心。
06对映异构
手性：如果物质的分子和它的镜像不能重合，和我 们的左右手相像，那么把物质的这种特征称为手性。
如果分子是手性的，由于它的任何一分子的镜 象并不与其相同，而是它的对映体，对一种旋光性 物质来说，其分子引起的旋光就不会被抵消，结果 就表现出有旋光性。例如：
二. 比旋光度 物质的旋光度与旋光管的长度、溶液的浓度、溶 剂以及测定时的温度和光源的波长均有关系。条件不 同，不仅可改变旋光的度数，还可能改变旋光的方向。 当旋光管的长度是 ldm ，被测物质的浓度是 1g 溶质 ／1mL溶剂时，测出的旋光度称为比旋光度，用［α］ t 表示。它与旋光度的关系是： λ ［α
对称中心
F
Cl
H
H H
F
H
Cl
一般地说，物质分子凡在结构上具有对称面或 对称中心的，就不具有手性，也就没有旋光性。 反之，同时不具有对称面和对称中心的，分子 就有手性和旋光性。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。
苯或环己烷分子有多少个对称面？
提示：环烷烃分子的环骨架 可以看成是平面正多边形
第一节
物质的旋光性
一、平面偏振光和旋光性
1. 偏振光和旋光性的测定 光是一种电磁波，其振动方向与传播方向垂直。 普通光的光波可在垂直于其前进方向的所有平面内 振动，若使之通过一个尼科尔（Nicol）棱镜（其 作用像栅栏），则只有与棱镜晶轴平行平面上振动 的光线通过，这种只在一个平面上振动的光，称为 平面偏振光，简称偏振光或偏光。
CH2CH3 C CH3 H
H3C H
C Cl I
镜面
Cl II
O H H3C C CH2 H2C
O C H CH3
2. 构型的表示方法
对映异构体和手性的概念分子的手性和对称因素的关系手性碳原子
1．诱导结晶拆分
• 在外消旋体热饱和溶液中，加入一定量的左旋体或右旋体作
为晶种，当溶液冷却时，与晶种相同的异构体便优先析出。 滤出结晶后，另一种旋光异构体在滤液中相对较多，在加热 条件下再加入一定量的外消旋体至饱和，当溶液冷却时，另 一种异构体优先析出。如此反复操作，就可以把一对对映体
完全分开。
第九节 制备单一手性化合物的方法
一、由天然产物提取
• 手性化合物可以从天然植物、动物、微生物等中分离提取，
该方法原料来源丰富，价廉易得，生产过程相对简单，产品 光学纯度较高。
二、外消旋体的拆分
• 一个非手性化合物在非手性环境中引入第一个手性中心时，
通常都得到外消旋体，然后用物理或化学方法将外消旋体的 一对对映体拆分成两种纯净的旋光体，这一过程为外消旋体
第七章 立体化学基础
要点导航
1． 掌握同分异构体的分类、 分子模型的三种表示方法以及它 们之间的相互转换、对映异构体和手性的概念、分子的手性和 对称因素的关系、手性碳原子的概念及对映体的构型标记、外 （内）消旋体和非对映异构体的概念、苏型和赤型的概念、脂 环化合物的立体异构。
要点导航
2．熟悉对映体和非对映体的理化性质、不含手性碳原子化 合物的对映异构。 3．了解平面偏振光和比旋光度有关概念、对映体过量百分 率和光学纯度的概念、旋光异构与生理活性的关系、制备 单一手性化合物的方法、有机反应历程中的立体化学。
4．色谱分离
• 如果被分离的物质与固定相的吸附作用有差别，或与
流动相的溶剂化作用有差别，则几种物质可以利用色 谱的方法进行分离。色谱分离对映异构体可分为直接
分离法和间接分离法。
三、不对称合成
• 不对称合成泛指一类反应由于手性反应物、试剂、催化剂以
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)
有机化学对映异构
第五章 对映异构
3.1 旋光性 3.2 手性与对称性 3.3 具有一个手性碳原子化合物的对映异构 3.4 对映异构体构型标记法 3.5 具有两个和两个以上手性碳原子化合物的对映异构 3.6 含假手性碳原子化合物 3.7 环状化合物的对映异构 3.8 对映异购与构象 3.9 不含手性碳原子的化合物的对映异构 3.10 外消旋体的拆分 3.11 对映异构与生物活性
区分对映异构体的重要意义：
O
H2N
OH
O H NH2
苦味
O
H2N
OH
O H2N H
甜味
Asn(天冬酰胺）
手性与气味
CHIRALITY & SMELL
CH3
O
香芹酮
CH3 O
薄荷油
H
CH2
CH3 (+)-Carvone
Caraway seed
CH2
H
CH3
(-)-Carvone
Spearmint
5.1 旋光性:旋光性和比旋光度
❖ 到了1960年，欧洲的医生们开始发现，本地区畸形婴儿的出生率明显上升。 这些婴儿有的是四肢畸形，有的是腭裂，有的是盲儿或聋儿，还有的是内脏 畸形（后来的追踪调查显示，其实早在1956年12月25日，世界上第一例因母 亲在怀孕期间服用反应停而导致耳朵畸形的婴儿就出生了）。
❖ 1961年，澳大利亚悉尼市皇冠大街妇产医院的麦克布雷德医生发现，他经治 的3名患儿的海豹样肢体畸形与他们的母亲在怀孕期间服用过反应停有关。麦 克布雷德医生随后将自己的发现和疑虑以信件的形式发表在了英国著名的医 学杂志《柳叶刀》上。而此时，反应停已经被销往全球46个国家！
手性和对映体
❖乳酸分子（ CH3CH(OH)COOH ）的两种立体 结构模型：
有机化学(手性碳原子化合物)
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体手性碳原子数目）
对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
4
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
H
OH
COOH
COOH
(1) 对映体 (2)
[α ]2D0
+12°
-12°
（± ）酒石酸 外消旋体
5
三.含三个不同手性碳原子化合物的对映异构
CH3 Br H H Br Br H
C2H5
CH3 H Br H Br Br H
C2H5
八个旋光异构体、组成四对对映体。 C-2差向异构体
差向异构体：含多个手性碳的两个光活异构体，仅有一个手 性碳原子的构型相反，其余的手性碳构型相同，这两个光活 异构体称为差向异构体。
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
9
7
C3H 6
4 1 C3H
H
2 3
H
5
7
C3H 1
4
6 C3H
H2 3
H
5
sp sp2
当A≠B ，分子有手性。
A
A' Cl
Cl
CCC
C=C=C （有手性）
B
B' H
H
C H 3
类似物：
C l
无
H
H
H H O O C
有
H C O O H
10
2. 联苯型化合物
a c
对映异构
子
内消旋体
3-C—— 非手性碳
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。
不同结构化合物的对映异构.
一、含有手性碳原子化合物的对映异构
（一）含有两个手性碳原子的化合物的对映异构
1.含有两个不同手性碳原子的化合物
CHO H H OH OH CH2OH
(2R,3R) （ 1）
CHO HO HO
(2S,3S) （ 2）
CHO H HO
(2R,3S) （ 3）
CHO HO H H OH CH2OH
二、不含手性碳原子的化合物
（一）b
a
a C C C
a b
a≠b，则分子具有手性；a=b，则分子无手性。
（二）联苯型化合物
HOOC NO2 O2N COOH
该对映体分子具有手性。
O2N COOH HOOC NO2
制作人〡郝利娜
乳酸的理化性质
名称 (＋)乳酸 (–)乳酸 来源 肌肉 糖发酵 熔点 53℃ 53℃ 比旋光度 ＋3.82° －3.82° pKa 3.79 3.79 溶解度 ∞ ∞
(±)乳酸
酸牛奶
18℃
0°
3.79
∞
对映异构体的性质：
比旋光度数值相等、方向相反，其他物理性质相同。 2. 外消旋体 一对对映体的等量混合物。用(±)或dl表示。
药用基础化学/对映异构
不同结构化合物的对映异构
一、含有手性碳原子化合物的对映异构
（一）含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
1. 对映异构体
S构型
R构型
手性碳原子上的四个互不相同的基团在空间有两种构型,因此
含有一个手性碳原子的化合物一定存在一对对映异构体。
一、含有手性碳原子化合物的对映异构
1. 对映异构体
一、含有手性碳原子化合物的对映异构
3.含有两个手性碳原子的脂环化合物
对映异构体
1,3-取代
环己烷：含有两个相同的取代基时：
多个不同的手性碳原子:
最多可以有2n种旋光异构体
4.7 不含手性碳原子化合物的对映异构
丙二烯分子：
当1、3 碳原子分别连有不同基团时，分子有手性
螺环化合物
脂环烯化合物
联苯分子：
反式大环烯烃：
含有其它手性原子化合物的对映异构
4.8 有机反应中的对映异构现象
例: 乳酸
分子中含有多个手性碳原子时, 一一标出: S R
则名称为: (2S,3R)-2,3-戊二醇
注意:
1. 标记方法与旋光方向无关 2. 一个化合物经反应后,若构型保持不变, 但 R–S标记却不一定相同.
4.5 含有多个手性碳原子化合物的对映异构
1.含有两个不同手性碳原子化合物的对映异构
3. 对映体的性质 对映体之间结构差别很小,它们具有相同的沸点, 熔点,溶解度,密度,折光率,光谱等, 对映体之间在物理性质上的不同，只表现在对偏 振光的作用不同。
4.2 物质的旋光性和比旋光度
偏振光——只在一个方向上振动的光。
旋光性——能旋转偏振光振动方向的性质。
旋光性物质（光活性物质）—— 具有旋光性的物质。
2. 含有两个相同手性碳原子化合物的立体异构
内消旋体——虽然含有手性碳原子，但却不是 手性分子，因而也没有旋光性的化合物。
内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但本质不同: 内消旋体是单纯的非手性分子，不可拆分 外消旋体是两个对映体的混合物，可拆分 含有一个手性碳原子的分子必有手性 含有多个手性碳原子的分子不一定都有手性 所以 不能说凡是含有手性碳原子的分子都是手性分子
四 种 立 体 异 构 体
例：2-羟基-3-氯丁二酸
手性碳原子和对映异构体的关系
手性碳原子和对映异构体的关系
映异构体是指具有相同的化学式，但结构不同的两种物质。
映异构体具有相反的性质，通常存在于脂肪类和某些有机化合物，比如烃类等中。
当某个化合物的分子中含有一个手性碳原子时，映异构体就会发生。
映异构体可以被看作是这种单轴手性分子的两个因素，它们可以很容易地被分离，并且以反应产物的比例不受规则影响。
单轴手性分子是指该分子中含有一个非共价手性（chiral）碳原子的不对称分子。
单轴手性分子通常具有特殊的空间结构，即该分子的有活性的二维图案所对应的空间结构具有对称性，但是可以产生L和D两种形式的映异构体。
当某一单轴手性分子受到一定的暴力的压力，两种构象之间的变换便会发生，例如极性的变换等，叫做折射。
在有机合成中，映异构体的运用十分广泛，特别是那些涉及有机反应中中间体手性转变的反应，活性不对称催化剂甚至对胆碱和苯乙醛类似结构的酯类，都需要映异构体来完成反应，这就是映异构体与单轴手性分子碳原子之间的关系。
综上所述，可以得出，映异构体可以通过包含一个单轴手性碳原子来产生，并且映异构体在有机合成的反应中占有重要的作用，所以映异构体与单轴手性碳原子间的关系是至关重要的。
含两个手性碳原子化合物的对映异构
含两个⼿性碳原⼦化合物的对映异构含两个⼿性碳原⼦化合物的对映异构→含两个相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构含两个不相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构含两个相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构分⼦中含有两个相同⼿性碳原⼦（两个⼿性碳原⼦上连有同样的四个不同的原⼦或原⼦团）的化合物，如酒⽯酸分⼦中的两个⼿性碳原⼦上都连有－OH、－H、－COOH、和CH （OH）COOH。
它的费歇尔投影式如下：（Ⅰ）和（Ⅱ）互为对映体，（Ⅲ）和（Ⅳ）是同⼀种物质。
如果把（Ⅲ）在纸⾯上旋转180°就得到（Ⅳ）：这是因为（Ⅲ）的C-2和C-3间有⼀对称⾯，可以把整个分⼦分成两部分，其上下两部分互为实物与镜像关系，就是分⼦内存在互相对映的两部分。
两个⼿性碳原⼦的旋光度⼀样，但旋光⽅向却相反，正好互相抵消⽽失去旋光性。
这种化合物称为“内消旋体”（meso-form），常⽤“m”表⽰，所以⼜称m-酒⽯酸。
酒⽯酸的⽴体异构体实际上只有三种，即左旋体、右旋体和内消旋体。
右旋酒⽯酸和左旋酒⽯酸是互为对映体，它们和内消旋体酒⽯酸是⾮对映体。
等量的右旋体和左旋体混合可组成外消旋体。
内消旋体和外消旋体虽然都没有旋光性，但它们却有本质上的差别。
前者是⼀个化合物，不能拆分成两部分。
⽽后者是⼀种混合物（由等量对映体组成），可以⽤特殊⽅法拆分成两个旋光异构体。
乳酸含有⼀个⼿性碳原⼦，分⼦中⽆对称因素，有旋光性，是⼿性分⼦。
内消旋体酒⽯酸分⼦中虽然含有两个⼿性碳原⼦，却没有旋光性，因分⼦内有对称因素（对称⾯），故不是⼿性分⼦。
由此可见，含有⼀个⼿性碳原⼦的分⼦必定有⼿性。
但是含有两个或更多个⼿性碳原⼦的分⼦却不⼀定有⼿性。
所以，我们决不能说凡是含有⼿性碳原⼦的分⼦就⼀定具有⼿性。
诚然，⼿性碳原⼦是使分⼦具有⼿性的原因，但决定⼀个分⼦是否有⼿性的根本原因是视其有⽆对称因素。
含两个⼿性碳原⼦化合物的对映异构→含两个不相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构含两个不相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构含两个相同⼿性碳原⼦化合物的对映异构乳酸含有⼀个⼿性碳原⼦，有⼀对对映体。
有机化学手性碳原子化合物
(3) 对映体 (4)
167℃
167℃
-9.3°
+9.3°
外消旋体 m.p 157℃
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体 手性碳原子数目） 对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
末端两苯环不在同平面上。
对映异构
子
内消旋体
3-C—— 非手性碳
3-C——假手性碳
不含手性碳原子化合物的对映异构
即：含手性轴及手性面化合物的对映异构
一、含手性轴的化合物
1. 丙二烯型化合物
手性轴 H
H
CC C
CH3
CH3
中心碳原子两个 键平面正
交, 两端碳原子上四个基团， 两两处于互为垂直的平面上。
H
CCC
CH 3
CH 3
H
H
CCC
CH 3
CH 3
7
C3H 6
4 1 C3H
H
2 3
H
5
7
C3H 1
4
6 C3H
H2 3
H
5
sp sp2
当A≠B ，分子有手性。
A
A' Cl
Cl
CCC
C=C=C （有手性）
B
B' H
H
C H 3
类似物：
C l
无
H
H
H H O O C
有
H C O O H
2. 联苯型化合物
a c
d b
C9含有手性轴和手性面的化合物对映异构现象
C9含有手性轴和手性面的化合物对映异构现象含有手性轴和手性面的化合物对映异构现象教学目标: 了解非手性中心的手性化合物教学重点: 丙二烯型化合物和六螺苯的对映异构现象教学安排：A3,A4,C2—>C9；20min一、含手性轴化合物1. 丙二烯型化合物非手性中心的手性化合物没有手性中心,但有手性轴。
在1,2-二烯烃分子中,两端的碳为sp2 杂化,中间碳sp 杂化,形成两个互相垂直的π键,而两端C上连的基团所在平面也互相垂直,当两端碳上连有不同基团时,可以形成对映体。
动画演示:2.螺环化合物在2,6-二甲基螺［3.3］庚烷分子中,两个四元环是钢性的,两个平面互相垂直,在C2和C6上的两个基团所在平面也互相垂直,与1,2-丙二烯结构相似.有对映异构体存在.二、联苯型化合物在联苯的邻位有四个大的取代基,限制两苯环绕环间轴线自由旋转,当两苯环上是不对称被取代时,就出现对映体。
2,2'-二羧基-6,6'-二氯联苯有对映体,是旋光性化合物。
这里强调的是大基团不对称取代。
2、6-二羧基-2',6'-二溴联苯，虽然限制两苯环绕σ键旋转,但不形成对映异构现象。
三、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，但两端环上各连接的两个氢原子，使两端苯环不能在一个平面上,一上一下,象个螺旋(因此而得名),出现不对称现象,产生对映异构现象.其旋光能力大得惊人，[α]=3700°。
从几何图形计算，六个苯环围起来的空间是正六边形，可以理解为两端环上的四个氢拥挤，使环一上一下，形成螺旋，有一对对映体，相当一个左螺旋, 一个右螺旋。
旋光度如此之大,可能是由于整个分子形成特大的π健,电子极易被极化的结果。
与此相反，饱和烷烃也有对映体存在,如CH3CH2C*HCH3CH2CH2CH3,但其旋光度几乎测不出来。
四、关键词丙二烯型化合物，联苯型化合物，六螺苯类化合物，含手性轴化合物，含手性面化合物, 螺环化合物。
对映异构.
2.非对映体
不呈物体与镜象关系的立体异构体叫做非对映体。分子中有两个 以上手性中心时，就有非对映异构现象。 非对映异构体的特征： 1° 物理性质不同（熔点、沸点、溶解度等）。 2° 比旋光度不同。 3° 旋光方向可能相同也可能不同。 4° 化学性质相似，但反应速度有差异。
D
所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂 时，需注明溶剂的名称，例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比 旋光度为： [] t = +3.79 (乙醇，5%)。
D
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第二节 对映异构现象与分子结构的关系
一、对映异构现象的发现 早在十九世纪就发现许多天然的有机化合物如樟脑、酒 石酸等晶体有旋光性，而且即使溶解成溶液仍具有旋光性， 这说明它们的旋光性不仅与晶体有关，而且与分子结构有关。 Pasteur 的贡献
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例如：
HOCH2-CH(OH)-CH(OH)-CHO
CHO R H R H OH OH CH 2OH
HO HO CHO H S H S CH 2OH
CHO S HO R H H OH CH 2OH
CHO H HO OH R H S CH 2OH
第六章 对 映 异 构
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本章提纲
第一节 物质的旋光性 第二节 对映异构现象与分子结构的关系 第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构 第四节 含两个手性碳原子化合物的对映异构 第五节 构型的标记—D/L;R/S命名规则 第六节 取代环烷烃的立体异构 第七节 不含手性碳原子化合物的对映异构 第八节 外消旋的拆分 第九节 亲电加成反应的立体化学
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含两个手性碳原子化合物的对映异构→含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
分子中含有两个相同手性碳原子（两个手性碳原子上连有同样的四个不同的原子或原子团）的化合物，如酒石酸分子中的两个手性碳原子上都连有－OH、－H、－COOH、和
CH（OH）COOH。
它的费歇尔投影式如下：
（Ⅰ）和（Ⅱ）互为对映体，（Ⅲ）和（Ⅳ）是同一种物质。
如果把（Ⅲ）在纸面上旋转180°就得到（Ⅳ）：
这是因为（Ⅲ）的C-2和C-3间有一对称面，可以把整个分子分成两部分，其上下两部分互为实物与镜像关系，就是分子内存在互相对映的两部分。
两个手性碳原子的旋光度一样，但旋光方向却相反，正好互相抵消而失去旋光性。
这种化合物称为“内消旋体”（meso-form），常用
“m”表示，所以又称m-酒石酸。
酒石
酸的立体异构体实际上只有三种，即
左旋体、右旋体和内消旋体。
右旋酒
石酸和左旋酒石酸是互为对映体，它
们和内消旋体酒石酸是非对映体。
等
量的右旋体和左旋体混合可组成外
消旋体。
内消旋体和外消旋体虽然都没有旋光性，但它们却有本质上的差别。
前者是一个化合物，不能拆分成两部分。
而后者是一种混合物（由等量对映体组成），可以用特殊方法拆分成两
个旋光异构体。
乳酸含有一个手性碳原子，分子中无对称因素，有旋光性，是手性分子。
内消旋体酒石酸分子中虽然含有两个手性碳原子，却没有旋光性，因分子内有对称因素（对称面），故不是手性分子。
由此可见，含有一个手性碳原子的分子必定有手性。
但是含有两个或更多个手性碳原子的分子却不一定有手性。
所以，我们决不能说凡是含有手性碳原子的分子就一定具有手性。
诚然，手性碳原子是使分子具有手性的原因，但决定一个分子是否有手性的根本原因是视其有无对称因素。
含两个手性碳原子化合物的对映异构→含两个不相同手性碳原子化合物的对映异构
乳酸含有一个手性碳原子，有一对对映体。
一般地说，分子中含手性碳原子的数目越多，旋光异构体也越多。
如分子中含有两个不相同的手性碳原子时，与它们相连的原子或基团，可有四种不同的空间排列形式，即存在四个旋光异构体。
例如，三羟基丁醛（赤藓糖）是一种含有四个碳原子的糖类，分子中有两个不相同的手性碳原子。
它有四个对映异构体，其费歇尔投影式如下：
由上可知，含有一个手性碳原子的化合物有两个旋光异构体，含有两个不相同手性碳原子的
化合物有四个旋光异构体。
依此类推，含有不相同手性碳原子的旋光异构体的数目应为2（n 为不同手性碳原子的数目）。
在三羟基丁醛的四个旋光异构体中，（Ⅰ）和（Ⅱ）、（Ⅲ）和（Ⅳ）均存在实物和镜像关系，各构成一对对映体，对映体等量混合则各组成一个外消旋体。
（Ⅰ）和（Ⅲ）或（Ⅳ），（Ⅱ）和（Ⅲ）或（Ⅳ）都不是实物和镜像关系，称“非对映异构体”（diastereoisomers），简称“非对映体”，非对映体的旋光度不同，其他物理性质如熔点、沸点、溶解度也不一样。
此外，在含有两个或多个手性碳原子的对映异构体中，如果只有一个手性碳原子的构型不同，其他手性碳原子的构型均相同，如上面的（Ⅰ）和（Ⅲ）属于C-2构型不同，（Ⅰ）和（Ⅳ）属于C-3构型不同，这种异构体就叫做“差向异构体”（epimers），那么（Ⅱ）和（Ⅲ）、（Ⅱ）和（Ⅳ）也互为差向异构体。
赤藓糖是一个最简单的含两个相邻的不同手性碳原子化合物。
习惯上常把RCabCaeR′型化合物的构型和它
的异构体相比较，如果-a、-a两个相同的原子或原子团在费歇尔投影式中处在主碳链的同侧，类似赤藓糖（erythrose）构型的叫做“赤型”或“erythro-”；不在同侧而类似苏阿糖（threose）构型的叫做“苏型”或“threo-”。
例如，从中药麻黄提得的生物碱麻黄碱和伪麻黄碱，它们的结构中都有两个相邻而不相同的手性碳原子。
可用赤型和苏型来表示它们的构型。