立体化学一异构体的分类
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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。
a
15
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
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 顺反异构
构型异构
立体异构
光学异构
构象异构
a
1
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。
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 CH3
H H3C
OH
OH
-a
2
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）。
H Cl Cl
H
Cl旋 转 9 0 。 Cl
HH
H H
Cl
Cl
a
H -H
Cl Cl
Cl Cl
H -H
Cl HH
Cl
12
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
对映异构也叫做旋光异构。
a
4
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
a
5
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 垂直。
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。
a
9
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。
a
10
(2). 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果
在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。
交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少
数。
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。
a
13
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
对称中心(i) （或反演中心）
倒反
更迭对称轴(Sn)
逆 时 针 左 旋 ， 以 “ l ” 或 “ ” 表 示 。
a
8
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)。
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
a
7
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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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na 重对称轴(又称n阶对称1轴1 )。
Cl
H
CC
H
Cl
(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)。
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a光或偏光。
6
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：
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
（或旋转反射轴） 旋转+反射
2 n
不能作为区别手 性的依据
有对称中心 无手性
有更迭对称轴 无手性
a
14
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 。
pKa=3.83(25oC)
外消旋乳酸
()-乳酸 mp 18oC
[]1D5 =0
pKa=3.86(25oC)
a
16
构型的表示法 Fischer 投影式
COOH
H
OH
CH3
立体结构
COOH H C OH
CH3
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。
a
3
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
a
15
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
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 顺反异构
构型异构
立体异构
光学异构
构象异构
a
1
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。
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 CH3
H H3C
OH
OH
-a
2
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）。
H Cl Cl
H
Cl旋 转 9 0 。 Cl
HH
H H
Cl
Cl
a
H -H
Cl Cl
Cl Cl
H -H
Cl HH
Cl
12
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
对映异构也叫做旋光异构。
a
4
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
a
5
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 垂直。
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。
a
9
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。
a
10
(2). 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果
在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。
交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少
数。
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。
a
13
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
对称中心(i) （或反演中心）
倒反
更迭对称轴(Sn)
逆 时 针 左 旋 ， 以 “ l ” 或 “ ” 表 示 。
a
8
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)。
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
a
7
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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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na 重对称轴(又称n阶对称1轴1 )。
Cl
H
CC
H
Cl
(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)。
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a光或偏光。
6
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：
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
（或旋转反射轴） 旋转+反射
2 n
不能作为区别手 性的依据
有对称中心 无手性
有更迭对称轴 无手性
a
14
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 。
pKa=3.83(25oC)
外消旋乳酸
()-乳酸 mp 18oC
[]1D5 =0
pKa=3.86(25oC)
a
16
构型的表示法 Fischer 投影式
COOH
H
OH
CH3
立体结构
COOH H C OH
CH3
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。
a
3
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