大学有机化学旋光异构
大学有机化学课件第五章 旋光异构1
2. 含两个相同手性C原子的化合物
COOH HO H C C H OH
H HO COOH C C OH H HO HO COOH C C H H H H COOH C C OH OH
COOH
COOH
COOH
COOH
Ⅰ （-）酒石酸 （S，S）
OH
Ⅱ （+）酒石酸 （R，R）
COOH
Ⅲ
Ⅳ
内消旋酒石酸 （S，R）
3.11
4.80
内消旋体 （含有相同手性碳原子旋光 异构体数<2n）
对映体
非对映体
外消旋体
内消旋体
相同化合物
内消旋酒石酸（S，R）分子模型
5.5 含手性碳原子 的环状化合物的旋光异构
1，2-环丙烷二甲酸
H H H H H
1
H H COOH HOOC
1
H H H
2
*
HOOC
* COOH
*
HOOC (1R ,2 R )
5.1.2 旋光仪与比旋光度
1． 旋光仪 测定化合物的旋光度是用旋光仪，旋光仪 主要部分是有两个尼可尔棱镜（起偏棱镜和检 偏棱镜），一个盛液管和一个刻度盘组装而成。 若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该 物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度，如 要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光 栅，则必须将检偏镜旋转一定的角度，目镜处 视野才明亮，测其旋转的角度即为该物质的旋 光度α 。如下图所示
5.2.2 对称因素 1. 对称面
假设分子中有一平面能把分子切成互 为镜象的两半，该平面就是分子的对称面。
H 对称面 Cl H C H Cl C Cl 对称面
C
Cl
CH 3
具有对称面的分子无手性
第五章 旋光异构
第四节
旋光异构体构型的表示法
目前表示旋光异构体的方法有两种：D、L法 和R、S法。 一、D、L标记法 以甘油醛为标准：
CHO H OH
HO CHO H
CH2OH D（+）-甘油醛
CH2OH L（-）-甘油醛
CHO H HO [0] H
COOH HO CH2OH
D—(—)—甘油酸
COOH 还原 H CH3 HO
第一节
一、偏振光
物质的旋光性
通过 尼科尔棱镜 后只在一个平面内振动的光 称为平面偏振光，简称偏振光。有机化学中 常用偏振光来检验物质是否有旋光性。
旋光性：使偏振光的振动平面偏转一定角度 的性质。 具有旋光性的物质叫旋光性物质或叫光学活 性物质。
非旋光性物质
偏振光
（水、乙醇、乙醚等）
旋光性物质
偏振光
HOOC
NO2 COOH
O2N HOOC
COOH
O2N
NO2
6,6-二硝基联苯 -2,2-二甲酸
镜
CH3 C H C C
CH3 H
丙二烯
CH3 C H C C
CH3 H
下列化合 物也有旋 光性:
CH3 N C6H5 C2H5 CH2C6H5
+ Cl
-
:
P CH3 CH2C6H5 C 2H 5
第六节 某些有机反应中的立体化学
CH 3 CH COOH OH
CH3-CH2-C H-CH3 Cl
*
a
分子的手性
b
a
d c
b
d c
镜
二、 手性与对称因素的关系
一般手性分子都有旋光性，含手性分子的物质有 旋光性。但分子中有无手性碳原子并不是物质具 有手性的必要条件。
有机化学第五章 旋光异构
S
几个？
H H3C CH3CH2 Cs COOH H3C H
S
S
S
试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对映关系的有哪
H C2H5 COOH A COOH H3C H C2H5 D CH3 H COOH E COOH H CH3 C2H5 F C2H5 CH3 B C2H5 H CH3 COOH G COOH H
手性分子具有光学活性——旋光性（使平面偏振光发生旋转的
性质）。
平面偏振光： 通过Nicol棱镜，仅 在一个平面上振动的光。
平面偏振光
Nicol prism
普通光
振动方向与晶轴平行 的光才能通过
自1808年首次发现偏振光后不久，到1811年人们就注意到石英晶体有 两种形式，它们之间的关系如同物体和镜像的关系，既完全相似却又 不能互相叠合。这两种晶体对偏振光都有同样的旋光度但旋光方向相 反。还有一些无机盐晶体像氯酸钾，溴酸锌等也有旋光性，但这些晶 体一旦熔化或溶于水，旋光性也随之消失。后来人们又发现像松节油 、樟脑、乳酸等一类天然有机化合物，无论在固态条件下或是在液态 或溶于水后仍能保持旋光性。也就是说，这些化合物的旋光性是由这 些化合物的分子结构所决定的。只要结构不变，旋光性也不会改变。
COOH C H3C H OH
-
与镜象不能重叠的分子，称为手性分子。 分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的 两种分子，称为对映异构体（简称：对映体）。
Van’t Hoff J J 提出碳的四面体结构学说，并最早提出 旋光性是由于分子缺少对称性而产生的。 判断化合物的手性——考察分子的对称性（因素）
5.1.2 对称性因素
1）平面对称因素()
Cl C H C Cl H
大学有机化学第五章旋光异构
目录
• 引言 • 旋光异构现象 • 旋光异构体的性质 • 旋光异构体的合成与分离 • 旋光异构体的应用 • 结论
01 引言
主题简介
旋光异构
01
是指分子中由于组成原子或基团在空间的相对排列不同而引起
的异构现象。
旋光异构体的性质
02
旋光异构体具有不同的物理和化学性质，如熔点、溶解度、光
谱特征等。
旋光异构体的分类
03
根据旋光方向的不同，旋光异构体可分为左旋和右旋两种类型。
学习目标
掌握旋光异构体的基本概 念和分类。
掌握旋光度的测量和计算 方法。
理解旋光异构体的性质和 光谱特征。
了解旋光异构体在化学反 应中的变化规律。
02 旋光异构现象
旋光异构现象的定义
旋光异构现象
是指物质在偏振光的作用下，表现出旋光性的 现象。
旋光异构体在生物和药物领域具有广泛的应用，如手性药物的开发和 生产，建议了解相关应用实例和发展前景。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
旋光测定法
利用旋光仪测定旋光异构体的旋光度，以确定其纯度。
气相色谱法
通过气相色谱仪检测旋光异构体的组成和纯度。
高效液相色谱法
利用高效液相色谱仪对旋光异构体进行分离和纯度检测。
05 旋光异构体的应用
在药物研发中的应用
旋光异构体对药物的生物活性有显著影响，例如某些旋光异构体可能具有更好的疗 效或更低的不良反应。
手性农药的开发和应用，可以避免或减少对非靶标生物的毒性影响，从而降低对环境的负面 影响。
旋光异构体在植物生长调节剂和除草剂等领域也有广泛应用，例如某些旋光异构体可能具有 更好的促进植物生长或抑制杂草生长的作用。
《有机化学》第十章 旋光异构
第十章 旋光异构
【知识目标】 了解物质的旋光性及其有关概念（平面偏振光、旋光仪和比旋光度等）。 掌握有机化合物对映异构与分子结构的关系。 掌握含一个手性碳原子化合物的对映异构情况。 掌握有机化合物的R/S标记法。
【技能目标】 能够根据分子结构判断分子的手性和旋光性。
2
异构现象分类
在有机化合物中，异构现象大体上分为两大类。构造异构是指分子式相同，而分子中原子相互 连接的顺序不同所产生的异构现象，如前面章节所述的碳链异构、位置异构和官能团异构等；立体 异构是指分子式相同，分子中原子相互连接的顺序相同，但在空间的排列方式不同所产生的异构现 象，旋光异构属于立体异构的一种，它与物质的旋光性有关。
5
过 渡 页
1 物质的旋光性
2 对映异构现象 与分子结构的关系
3 含一个手性碳原子 化合物的对映异构
6 第一节 物质的旋光性
一、 平面偏振光和旋光性
（一）平面偏振光
光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直，如下图10-1所示。
第十章
光的前进方向与振动方向垂直
普通光的振动平面
7 第一节 物质的旋光性
（一）对映体——互为物体与镜像关系的立体异构体。
含有一个手性碳原子的化 合物一定是手性分子，含有两 种不同的构型，是互为物体与 镜像关系的立体异构体，称为 对映异构体（简称为对映体）。
对映异构体都有旋光性， 其中一个是左旋的，一个是右 旋的。所以对映异构体又称为 旋光异构体。
第十章
‖
20 第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构
碳链异构 位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构
同分异构
顺反异构
立体异构
构型异构 对映异构（旋光异构）
医本有机化学第4章旋光异构
3
OH COOH H CH3 R OH HO CH3 S COOH H
有21=2个旋光异构体，1对对映体 等量的对映体的混合物构成外消旋体。
六 手性碳与旋光异构体数目的关系
（二）含二个不同手性碳原子的化合物 * * CH3-CH-CH-CH3 Cl Br CH3 CH3 CH3 CH3 H H Cl Cl H H Cl Cl H Br H H Br H Br Br CH3 CH3 CH3 CH3 2R,3S 2R,3R 2S,3R 2S,3S IV II III I 对映体 对映体 非对映体 有22＝4个旋光异构体，2对对映体,2个外消旋体
同一物
对映体
五
CHO H OH CH2OH
旋光异构体的命名
[O]
COOH H OH CH2OH
HNO2
1. D/L命名法（相对构型命名法）
COOH H OH CH2NH2
D-(+)甘油醛
NaNO2 + 2HBr
D-(-)甘油酸
COOH H OH Zn + HCl CH2Br
D-(+)异丝氨酸
COOH H OH CH3
（1）对称面(σ)
Cl C H C
H
Cl
具有对称面的分子无手性。
二 分子中常见的对称因素
（2）对称中心(i) 若分子中有一点P，通过P点画任何直线， 如果在离P等距离直线两端有相同的原子或基 团，则点P称为分子的对称中心。例如：
H H Br P Br COOH H H Br COOH H CH3 H H Br H H CH3
P
H H
H
有对称中心的分子没有手性。
有机化学第八章立体化学旋光异构
对称因素 –对称面
分子中假想的一个平面，此平面可以把分子分割成完全 相等的两部分，即一部分正好是另一部分的镜像。 如：
–对称中心
分子中假想的一个点，所有通过此点的直线在其距离相 等，方向相反的地方，都能遇到相同的原子或原子团。如：
–对称轴
若分子绕穿过分子的一条直线旋转，每当旋转360。/n时， 就出现一次能与原来的结构相重叠的情况，这条直线就称为 该分子的n重旋转对称轴。如：
D ：
20
-31.3。 +31.3。 （乙酸乙酯）（乙酸乙酯）
例：写出2,3,4-三羟基丁醛四种旋光异构体的费歇尔投影式， 并标明其不对称碳原子的构型（R或S）。
CHO CHO CHO CHO
H
H
OH
OH
HO
HO
H
H CH2OH
H
OH
OH
H CH2OH
HO
H
பைடு நூலகம்
H OH CH2OH
CH2OH
2R,3R
OH
COOH
OH
COOH
Ⅰ 2R,3R
Ⅱ 2S,3S
Ⅲ 2R,3S
Ⅳ 2S,3R
Ⅰ和Ⅱ是一对对映体，Ⅲ和Ⅳ看起来好像也是对映体， 实际上是代表同一化合物，因为只要把Ⅲ在纸面上旋转180。 即变成Ⅳ了。
凡具有对称中心或对称面的化合物都能和它们的镜像重 叠，是对称分子，不具有旋光性，但只有对称轴的分子也可 能具有旋光性。如：
不具有任何对称因素的分子不能和其镜像重叠，是手性分子。
含一个手性碳原子化合物的对映异构
含一个手性碳原子的化合物是最简单的旋光物质，有 一对对映体，其中一个是右旋体，另一个是左旋体。对映 体除旋光方向相反外，其他物理性质如熔点、沸点、溶解 度都相同，化学性质在非手性环境中也没有区别，但是， 对映体的生理作用却表现出很大的差别，例如，氯霉素只 是左旋体对人体有抗菌作用；而可的松则是只有右旋体有 激素活性。 当等量的左旋体和右旋体混合时，旋光性刚好抵消， 不显旋光性。通常把这种不再显旋光性的物质称为外消旋 体，一般用“±”或“dl”表示。例如，合成乳酸就是等量 的左旋体和右旋体的混合物，所以不显示旋光性。外消旋 体和相应的左旋或右旋体的化学性质基本相同。但是，它 们除旋光性能不同外，其他物理性质也有些差异。在生理 作用方面，外消旋体仍发挥其所含左旋和右旋体的相应效 能。例如，合霉素的抗菌能力仅为左旋氯霉素的一半。
有机化学理论课 第五章 旋光异构
第五章旋光异构(Optical Isomerism)一、教学目的和要求同分异构是有机化合物的普遍现象，因此同分异构化学即立体化学的一个重要部分，它是研究组成分子的各个原子在空间的不同排布方式所引起的异构现象,以及因这些异构现象而引起的分子的物理和化学性质的差异的影响.所以讨论立体化学时,总是先从立体异构现象谈起.前面我们已在第二章、第三章、第四章讨论了某些立体异构现象，例如，烷烃构像、脂环烃构像、含双键和脂环化合物顺反异构。
本章在对上述内容作简要小结后，重点讨论立体异构现象中最重要，也是不易掌握的对映异构现象，为进一步学习碳水化合物、蛋白质，以及各类反应中的立体化学现象打好基础本章学习的具体要求1、掌握有机化合物异构的分类2、掌握对映异构、手性、手性分子、非手性分子、旋光活性、旋光活性物质、旋光度和比旋光度等有关概念3、掌握对映异构体数目的计算方法和对映、非对映、外消旋体和内消旋体的概念。
4、掌握费歇尔投影式和投影规则5、了解外消旋化。
二、教学重点与难点重点是旋光异构，旋光与分子结构的关系；含不对称碳原子化合物的旋光异构；难点是旋光异构的表示方法；R、S命名法。
三、教学内容1、偏振光和旋光性2、分子的对称性，手性，旋光活性3、构型表示方法D/L，R/S4、含有多于一个手性碳原子的立体异构5、取代丙二烯类和取代联苯类的旋光异构6、立体专一反应和立体有择反应7、外消旋体的拆分四、教学方法和教学学时（1）教学方法：以讲授为主；教具、多媒体为辅助手段，配合适量的课外作业（2）教学学时：4学时五、总结、布置作业5.1 各种异构现象的归纳旋光异构又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子间，由于构型的差异而表现出不同的旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。
5.2 物质的旋光性Optical Activities of Substances偏振光（plane-polarized light ）使偏振光的振动平面发生偏转的特性叫旋光性。
有机化学旋光异构
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱 抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性， 为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法 费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子 或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）
第三章旋光异构
COOH NO2
NO2 COOH
COOH NO2
COOH NO2
dl
联苯类旋光 异构体转变 成对映体的 过程
10
NO2
NO2
NO2
COOH NO2
COOH 无旋光
该分子有对称因素存在，其镜像与实物可以重合，是 一个对称分子，没有光学活性异构体存在。
NO2 COOH
有旋光
N COOH
OH HO
HO *
* OH
COOH
2R4R
dl
COOH 2S4S
COOH
* OH OH
* OH
假不对称碳 COOOH
COOH 2R4S
meso
9
5 环状化合物的旋光异构
环己六醇与六氯环己烷（俗名666）有九种顺反异构 体。其中有一对对映体。其它的分子结构中均有对称 面。
H
手征性碳原子
CH3 C* COOH
OH
一个手征性碳原子周围所连四个基团 在空间的排列顺序只有两种情况。
COOH
OH * H
CH3
S
反时针
COOH H * OH
CH3
R
顺时针
无旋光的根本条件是： 结构与其镜像可以重合, 结构具有对称性。
有旋光的条件是： 分子结构与其镜像不能重合， 结构不具有对称性。
H3HC C=C
CH3 H3C
H
H
C= C
H CH3
旋光异构：分子内手性碳所连四个不同基团
在空间排列的顺序不同
COOH
COOH
C
H
OH
CH3
HO
H
CH3
构象异构：分子内单键旋转位置不同而产生
旋光异构的基础知识
旋光异构之我见至学习有机化学以来，化学殿堂的多彩缤纷让我深深为之所吸引。
近期对探讨旋光异构体又有产生了强烈的兴趣，下面我想就学习了旋光异构之后谈谈自己对它的分析和看法。
最早在1849年，西方化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）发现从酿酒的容器中取得的酒石酸盐可以使平面偏振光旋转，但是使用其他来源的酒石酸盐却无法测定出此性质。
然而，是什么原因让这两者之间有这样的差别呢？原来这二者互为光学异构物，巴斯德的发现为我们敲开了旋光异构的大门。
酒石酸的结构表达式为HOOC—CH—CH—COOH，但是对于巴斯德的 OH OH发现，我们又如何去解释同样是酒石酸却表现出不同的偏振光现象，这种导致偏振光现象产生的原因是什么？在进行认真的探讨和分析之后终于找到了满意的答案。
当普通光通过一个偏振的透镜或者尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过，这种只有在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光。
然而，偏振光所在的振动面化学上习惯性的称为偏振面。
当偏振光通过从酿酒的容器中取得的酒石酸后，偏振面的方向就被旋转了。
这就是西方化学家路易·巴斯德在做实验过程中看到的现象。
随着有机化学在化学领域不断研究和发展，我们对这一现象在原有的基础上又有了新的认识。
我们发现偏振光在通过酒石酸的时候偏振面的方向被旋转了一个角度，在现代化学领域我们把这个角度称为旋光度，用“a ”表示。
把使偏振光的偏振面向右旋转的称为右旋体，把使偏振光的偏振面向左旋转的称为左旋体。
左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以等量的左旋体和右旋体组成的体系没有旋光活性，我们把物体内部同时具有左、右旋光的分子而不表现出旋光性称为外消旋性，这种体系叫外消旋体。
它可以被拆分为左旋和右旋两个异构体。
与此对应的内消旋体是指分子本身结构具有相同碳原子，分子的两个半部分互为实物与镜像的体系不表现旋光性。
那么内消旋体与外消旋体有什么异同呢？资料显示两者都不具有旋光性能，内消旋体是一种纯物质，导致其本身不具旋光性的原因在于其分子结构，它不能像外消旋体还可以分离出具有旋光性的两种物质。
有机化学教案-旋光异构
第五章 旋光异构第一节 光活性一、 偏振光1．普通光： 有各不同方向振动的光波。
（P92 图6-1 ） 2．尼可尔棱镜：只有与镜轴平行的光才可通过。
3．偏振光：（通过尼可尔棱镜的光）仅在某一平面上振动的光叫偏振光。
4．旋光仪：检查偏振光的仪器。
（邢其毅 P90）普通的旋光仪主要部分是一个两端装有电气石棱镜的长管子，，一端的棱镜是固定的，这个棱镜叫起偏器，另一端是一个可以旋转的棱镜，叫检偏器。
检偏器和一个刻有180°的圆盘相连。
固定棱镜的外端放一个光源，通常是用一个钠光灯。
若两个棱镜的轴是平行的，则圆盘的刻度正指零度，光可通过两个棱镜。
长管中间可放入一根装满要测定具有光活性物质的玻璃管。
5．旋光活性物质：可使偏振光旋转的物质称为旋光活性物质。
6．旋光度：使偏振光振动平面旋转的角度为旋光度。
用“α”表示。
7．右旋：使偏振光振动平面向右旋转称为右旋。
用“+”表示。
8．左旋：使偏振光振动平面向左旋转称为左旋。
用“-”表示 二、 旋光度与比旋光度旋光度：与溶液浓度、盛液管的长度、温度、光波的波长以及溶剂的性质有关。
比旋光度：含有1g 溶质的1ml 溶液放在长1dm 的盛液管中测出的旋光度。
[α]t λ=α/c ×l[α]t λ：比旋光度 t ：测定温度 λ：入射波长， α：旋光度， c ：溶液浓度（g ·ml -1）， l ：盛液管长度（dm ）例如：[α]20D =+3.8°表示在20℃时用钠光灯源，某物质的比旋光度为右旋3.8°第二节 手性及手性化合物一、 分子的立体形象分子的形象是分子结构体现的一种表现现象。
少数简单的分子具有二维形象，大多数有机分子都具有三维形象，也就是呈现立体的形象。
碳原子是一个三维的正四面体结构，当它和四个相同的原子结合时，四个键的键长以及它们之间的夹角都是均等的，为109.5°单当它结合的原子不同时，键角就偏离了这一正常角度。
大学有机化学第五章 旋光异构(GAI)
(2S,3R)-2-羟基-3-氯丁醛
3）R/S和D/L构型标记法和旋光方向没有必然联系 构型只表示原子或原子团的空间排列方式，旋 光方向与基团空间排列方式、性质、结构有关，可用 旋光仪测定。命名时不用写出“+、-”的符号。
C 2H 5 H CH3
3R-3-甲基-1-戊烯
CH3
CH CH2
C HO C 2H 5
• HOOC—*CH—*CH—COOH • OH OH • CH3 - *CH- *CH-CH3 • Br Br
HOOC H OH HOOC HO COOH H H OH
HO H HOOC
H HOOC
OH
H
OH COOH
mirror
Ⅰ(2R,3R)-酒石酸
Ⅱ(2S,3S)-酒石酸
Ⅲ(2R,3S) )-酒石酸
COOH HO HO
2 3
OH H
H H
CH3
CH3
Ⅰ(2R,3S)-2,3-二羟基丁酸 Ⅲ (2S,3S)-2,3-二羟基丁酸 * C2 OH>COOH>CH(CH3) >H OH
C3*
OH>CH COOH>CH3>H OH
Ⅰ 和Ⅲ互为非对映体
HO
2
CHO
1
HO 2 H HO CH3 4 H
CHO 1
b a d
R
b
b c d
c
b
c
a
C
a d
S
c
C a
d
当最小基团d放在横线上时， 情况相反， 顺时针S -构型，逆时针构型为R -构型。（横 反竖不反）
a
a
d
c b
S
甘肃农业大学有机化学练习题参考答案第五章旋光异构
甘肃农业大学有机化学练习题参考答案第五章旋光异构第五章旋光异构1.名词解释：(1)旋光度：旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度。
(2)比旋光度：一定温度下，一定波长的光照射下，用1dm 样品管测得的1g/mL 物质溶液的旋光度。
(3)手性：两几何体之间互为实物与镜像关系但不能重叠的特性。
(4)手性碳原子：与四个不同原子或原子团相连的碳原子：(5)对称因素：主要有对称面和对称中心。
对分子而言，如果任一原子或原子团在某平面异侧等距离处都有相同的原子或原子团，则该平面为对称面；如果任一原子或原子团在某点异侧等距离处都有相同的原子或原子团，则该点为对称中心。
(6)对映体：彼此间互为实物与镜像关系但不能重叠的的两个分子叫对映异构体，简称对映体。
(7)外消旋体：一对对映体的等量混合物。
(8)内消旋体：有两个相同手性碳原子且具有对称因素的分子。
(9)非对映体：旋光异构体中，不具有实物与镜像关系的分子互为非对映体。
2.判断下列说法是否正确？为什么？(1)错误。
彼此间互为实物与镜像关系但不能重叠的的两个分子叫对映体。
(2)错误。
内消旋体有手性碳原子但无旋光性。
(3)错误。
1-甲基-2-乙基环丙烷无手性碳原子但有手性。
(4)错误。
一对对映体的等量混合物组成外消旋体。
(5)错误。
有两个相同手性碳原子的化合物只有三个旋光异构体。
(6)正确。
(7)正确。
(8)错误。
对映体的一般物理、化学性质相同，故不能用常规的精馏或重结晶方法分离外消旋体。
3.下列化合物有无旋光性？为什么？(1)有两个不同手性碳原子，有旋光性；(2)有两个相同手性碳原子但不是内消旋体，有旋光性；(3)有两个相同手性碳原子，是内消旋体，无旋光性；(4)有一个相同手性碳原子，有旋光性；(5)丙二烯衍生物，无对称因素，有旋光性；(6)有对称因素，无旋光性。
4.写出下列化合物的费歇尔投影式及所有可能的立体异构体，指出那些为对映体？非对映体？内消旋体？(1)(2)(3)(4)H Br CH 2BrCH 2CH 3CH 3CH 3H Cl HBrBr HH BrCOOHCOOHC H CH 2CH 3H 3C HC CH 3H有一对对映体有两对对映体有一对对映体和一个外消旋体有两对对映体5.用R/S 法标明下列化合物中手性碳原子的构型，并写出化合物的名称。
有机化学 第6章 旋光异构
COOH C H CH3 OH H3C HO
COOH C H
③ Fescher投影式
COOH H CH3 OH HO
COOH H CH3
费歇尔投影式投影原则：把与手性碳原子结合
的左右横向的两个键伸向手性碳原子的前面 ，
即伸向观察者；把上下竖立的两个键伸向手性
碳原子的后面。 常称为“横前竖后”，即横
R
4、三基团轮换操作，不改变其构型。
CO2H NH2 CH3 H CH3 H CO2H NH2 H NH2 CO2H CH3 H CH3 NH2 CO2H
（3）构型的标记法
① D、L命名法（相对构型） 1951年前人们用甘油醛提出了D、L命名法：
CHO H OH CH2OH I D-(+)-甘油醛 HO
第六章 旋光异构
以三维空间研究分子结构和性质的科学 分子中原子或基团在空间的排列状况
不同的排列对分子性质的影响
具有相同分子式,但结构不同的化合物称为同分异构体 有机化合物的异构情况：
碳链异构
CH3
CH3CH2CH2CH3与CH3CHCH 3
OH
构造异构
位置异构CH3CH2CH2OH与 CH3CHCH 3
设想分子中有一个点，从分子中任何一个原子出 发，向这个点作直线，再从这个点将直线延长出 去，则在该点前一线段等距离处，可以遇到一个 同样的原子，这个点就是对称中心
Cl H H H F H Cl F
H
Cl F
H
P
H
H Cl
F
③ 手性分子的对称要素
一个分子在结构上具有对称面或对称中心，就无 手性，没有旋光性。 一个分子在结构上即无对称面，也无对称中心， 就具有手性，有旋光性。
有机化学 第五章 旋光异构
Cl
2-氯丙烷 氯丙烷 有对称面
Cl
2-氯丁烷 氯丁烷 无对称面
CH3
H
CH3
CH3
H
C2H5
Cl H Cl
H
E-1,2-二氯乙烯 二氯乙烯
H Cl
H Cl
Z-1,2-二氯乙烯 二氯乙烯 都有对称面
对称中心
H Br P Br H COOH H H Br H H CH3 COOH H CH3 H P H H H H Br
构型的表示方法（ 构型的表示方法（expression of configuration） ）
R、S命名规则： 、 命名规则 命名规则： 1.按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。 按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。 按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序 2.把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察 把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置， 把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置 其余三个基团由大→ 小的顺序，若是顺时针方向， 其余三个基团由大→中→小的顺序，若是顺时针方向，则其 构型为R（R是拉丁文 构型为 （ 是拉丁文Rectus的字头，是右的意思），若是 的字头， 的意思），若是 是拉丁文 的字头 ）， 反时针方向，则构型为S（ 反时针方向，则构型为 （Sinister,左的意思）。 , 的意思）。
R S R R
费歇尔投影式构型的确定： 费歇尔投影式构型的确定： 当次序规则中最小的原子或基团位于竖向键时， 当次序规则中最小的原子或基团位于竖向键时，其它 三个原子或基团按优先次序从大到小排列顺序为顺时针方 构型， 构型。 向，是R构型，反时针方向是 构型。若最小的原子或基团 构型 反时针方向是S构型 在横向键上，则恰相反。 在横向键上，则恰相反。
有机化学 第五章 旋光异构
c = 3.2/52.5 = 0.06 (g/ml)
12:40
10
化合物的旋光性 与分子结构的关系
12:40
11
分子的对称性、手性与旋光特性
一、 手性的概念
手性：物体和它的镜象不能重叠，这种特征称为手性，手性同样 存在于微观世界中的分子中。某些化合物也具有手性。
为测定时光的波长，一般采用钠光（波长589.3 nm, D表示） 即：
t
D
12:40
8
如：右旋酒石酸在乙醇中，浓度为5 %时，其比旋光度为： []Ｄ20 ＝ + 3.79 （乙醇，5 %）
物质在浓度（ρ）, 管长(l)条件下测得旋光度（），可以
通过下面公式把它换算成比旋光度[]t。
CO2H HO H
CH3
对映体
12:40
36
5. 取代基互换位置偶数次，构型不变。
CO2H 取代基位置
H OH CH3 互换偶数次
CO2H
HO
CH3
H
相同
每旋转90，构型改变一次；两个基团调换，构型改变； 旋转180，构型不变；
12:40
37
课堂练习 下列各对化合物是否为同一构型
CHO
CHO
OH
H
OH OH
H CHO
H
CH2OH
CH2OH
CH2OH
I
II
I
CH2OH
OH
H
CHO
I
12:40
38
用费歇尔投影式确定构型时，在纸面上观察： 当最小基团处在上方或下方(即处于竖线的位置)时： 当a,b,c为顺时针时，为R构型，当a,b,c为逆时针时，为S 构型。 当最小基团处在左方或右方(即处于横线的位置)时： 当a,b,c为顺时针时，为S构型，当a,b,c为逆时针时，为R 构型。
旋光异构的基础知识
旋光异构之我见至学习有机化学以来，化学殿堂的多彩缤纷让我深深为之所吸引。
近期对探讨旋光异构体又有产生了强烈的兴趣，下面我想就学习了旋光异构之后谈谈自己对它的分析和看法。
最早在1849年，西方化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）发现从酿酒的容器中取得的酒石酸盐可以使平面偏振光旋转，但是使用其他来源的酒石酸盐却无法测定出此性质。
然而，是什么原因让这两者之间有这样的差别呢？原来这二者互为光学异构物，巴斯德的发现为我们敲开了旋光异构的大门。
酒石酸的结构表达式为HOOC—CH—CH—COOH，但是对于巴斯德的发现，我们又如何去解释同样是酒石酸却表现出不同的偏振光现象，这种导致偏振光现象产生的原因是什么？在进行认真的探讨和分析之后终于找到了满意的答案。
当普通光通过一个偏振的透镜或者尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过，这种只有在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光。
然而，偏振光所在的振动面化学上习惯性的称为偏振面。
当偏振光通过从酿酒的容器中取得的酒石酸后，偏振面的方向就被旋转了。
这就是西方化学家路易·巴斯德在做实验过程中看到的现象。
随着有机化学在化学领域不断研究和发展，我们对这一现象在原有的基础上又有了新的认识。
我们发现偏振光在通过酒石酸的时候偏振面的方向被旋转了一个角度，在现代化学领域我们把这个角度称为旋光度，用“a ”表示。
把使偏振光的偏振面向右旋转的称为右旋体，把使偏振光的偏振面向左旋转的称为左旋体。
左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以等量的左旋体和右旋体组成的体系没有旋光活性，我们把物体内部同时具有左、右旋光的分子而不表现出旋光性称为外消旋性，这种体系叫外消旋体。
它可以被拆分为左旋和右旋两个异构体。
与此对应的内消旋体是指分子本身结构具有相同碳原子，分子的两个半部分互为实物与镜像的体系不表现旋光性。
那么内消旋体与外消旋体有什么异同呢？资料显示两者都不具有旋光性能，内消旋体是一种纯物质，导致其本身不具旋光性的原因在于其分子结构，它不能像外消旋体还可以分离出具有旋光性的两种物质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HH H
CH3
旋光异构
因分子中手性因素而产生的立体异构。
Br CH3 C C2H5
Cl
CH3
CH3
C Br Cl H5C2
Cl
C Br C2H5
偏振光和旋光活性 （polarized light and optical activity ）
光束先进方向
平面偏振光： 通过Nicol棱镜，仅在
光源
一个平面上振动的光。
费歇尔投影式 (Fischer projection formula)
COOH
HO CH3
COOH [规定 ] 投影时，
与手性碳相连横
向两个键朝前，
HO
H 竖向两个键向后，
交叉点为手性碳。
CH3
含碳原子的原子 团在竖立的方向 上,同时要尽可能
把最高氧化态的
基团放在上面,即
H
命名编号最小的
外消旋体：等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。外 消旋体用 (±) 表示。
( + ) CH3CHCOOH ( ) CH3CHCOOH ( + ) CH3CHCOOH
OH
OH
OH
外消旋体可分离(拆分)成左旋体与右旋体。
自然界里有很多手性化合物，这些手性化合物具有两 个异构体，它们如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异 构体。对映异构体很像人的左右手，它们看起来非常相似， 但是不完全相同。当一个手性化合物进入生命体时，它的 两个对映异构体通常会表现出不同的生物活性。对于手性 药物，一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是 无效甚至是有害的。以前由于对此缺少认识，人类曾经有 过惨痛的教训。例如德国一家制药公司在上世纪五十年代 开发的一种治疗孕妇早期不适的药物——反应停，药效很 好，但很快发现服用了反应停的孕妇生出的婴儿很多是四 肢残缺。虽然各国当即停止了反应停的销售，但已经造成 了数以千计的儿童畸形。后来发现反应停中一种构型有致 畸作用，而另一构型没有致畸作用。很明显，研究手性化 合物对于科学研究以及人类健康有着重要意义。
如何判断一个分子是否具有手性？
根据其有无对称面或对称中心来判断。
对称面：大多数有机化合物，尤其是链状化合物，一般只 需考察分子中是否有对称面，就可以推断该分子是否为手 性分子。
CH3
Cl 2-氯丙烷 有对称面
H
CH3
CH3
Cl 2-氯丁烷 无对称面
H C2H5
Cl H
H
Cl
E-1,2-二氯乙烯
H Cl
手性碳原子：与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。
H
C COOH CH3C*HCOOH 手性碳用C*标识
NH2
OH
手性碳原子不是
COOH
O2N
HOOC NO2
唯一的手性因素，
有些手性分子并
HOOC
COOH
不含手性碳原子。
NO2
O2N
6,6-二硝基联苯-2,2-二甲酸
胆甾醇分子中有多少个不对称碳原子？
H3C *
H3C
**
H
** *
*
H *H
HO
含一个手性碳原子的化合物
COOH
HO C H
COOH
对映体——互为物
H C OH 体与镜象关系的立
体异构体。
CH3
镜面
CH3
对映体之间的异同点： （1）化学性质一般都相同，物理性质如熔点、溶解度都 相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反。 （2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性 质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。
分子的对称性、手性与旋光活性 (symmetry and chirality and optical activity )
实物与其镜象 不能重合的特
征称为手性，
有如左右手的 关系
手性分子： 与其镜象不 能完全重叠 的分子。
手性分子—与镜影不能重叠
镜子
手性分子的特征：（1）不能完全重叠， （2）呈物体与镜象关系（左右手关系）。
光波振动方向与光束前进方向关系示意图
普通光
平面偏振光
Nicol prism
普通光
偏振光振动的平面叫偏振平面。
能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋 光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活 性物质）。
旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力。
旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度。用表示。 旋光方向：右旋（+）、d- ；左旋（-）、l-
构型的表示方法（expression of configurБайду номын сангаасtion）
R、S命名规则： 1.按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。 2.把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察
其余三个基团由大→中→小的顺序，若是顺时针方向，则其 构型为R（R是拉丁文Rectus的字头，是右的意思），若是 反时针方向，则构型为S（Sinister,左的意思）。
H Cl
Z-1,2-二氯乙烯 都有对称面
对称中心
H
COOH
H
Br
P Br
H
COOH H
CH3
H
H
P
H Br
H
H
Br H
H H
CH3
结论：
（1）凡物质分子中具有对称面或对称中心，这个化 合物就不具 有手性。 （2）凡物质分子中既无对称面又无对称中心，那么 这个物质具有手性。
产生旋光性的根本原因是分子结构的不对称性；分 子中有手性碳原子引起的旋光性则是最为普通的现象。
比旋光度 （ specific rotation）
比旋光度：1g/ml旋光性物质的溶液，放在1分米的盛 液管测得的旋光度。通常用[α]λt表示。
测定温度
旋光度（旋光仪上的读数）
[α
]t
λ
=
比旋光度
波长
（钠光D)
α Lx C
溶液的浓度（g/ml） 盛液长度（分米dm）
例：从粥样硬化动脉中分离出来的胆甾醇0.5g溶解于 20ml氯仿，并放入1dm的测量管中，测得旋光度-0.76o。 求其比旋光度。(-30.4o)
第五章 旋光异构 (optical isomerism)
本章学习要求
1.掌握光学异构、对称因素（主要指对称 面、对称中心）、手性碳原子、手性分 子、对映体、非对映体、外消旋体、内消 旋体等基本概念。
2. 掌握费歇尔Fischer投影式的写法。
3.掌握构型的D、L和R、S标记法。
4.理解物质的旋光性与分子结构的关系，并能 根据分子的对称情况判断物质是否具有旋光 性。
同分异构
构造异构 立体异构
碳干异构 位置异构 官能团异构 互变异构
构型异构
构象异构
顺反异构 旋光异构
立体异构：构造相同,分子中原子或基团在空 间的排列方式不同。
几何异构 因共价键旋转受阻而产生的立体异构。
构象异构
因单键“ 自由” 旋转而产生的立体异构。
H
CH3 H
CH3
CH3 H
CH3
HH CH3