手性分子

COOH H CH3
纸面上旋转180° 纸面上旋转180° 180
= HO
CH3 H
OH
COOH
COOH
H
纸面上旋转90° 纸面上旋转90° 90
H CH3 OH H3C OH COOH
投影式不能离开纸面进行翻转。 2、 Fischer 投影式不能离开纸面进行翻转。 3、如果使Fischer 投影式中的一个基团保持 如果使Fischer 固定， 固定，而把另外三个基团顺时针或逆时针调换 位置，不会改变原化合物的构型。 位置，不会改变原化合物的构型。
外消旋体：等量左旋体与右旋体的混合物。 外消旋体：等量左旋体与右旋体的混合物。无 混合物 旋光性。 用 (±) 、RS或 (dl)表示。 旋光性。 ± 或 表示。 表示 (±) –乳酸 ± 乳酸
原因：一对映体，旋光度相等，旋光方向相反。 原因：一对映体，旋光度相等，旋光方向相反。 性质： 性质：外消旋体的物理性质与纯的单一对映体 比较有所不同。 比较有所不同。
课堂练习：问题 － 课堂练习：问题5－2
第二节
一、投影方法
费歇尔投影式
COOH
HO
H
CH3
把主链竖 立，编号 最小碳放 在上端
划十字线， 划十字线， 交点代表手性 横键向前， 碳，横键向前，竖键向 。
含有两个手性碳的手性分子的投影
CH3 HO
HO C C OH CH3 H
H OH CH3
H
H H3 C
立体化学基础： 第五章 立体化学基础：手性分子
碳链异构 位置异构 构造异构 同分异构 立体异构 构象异构 官能团异构 互变异构 构型异构 对映异构 顺反异构
构造异构：分子组成相同而原子（ 构造异构：分子组成相同而原子（团）相互连接方 异构 式和顺序不同 空间排列方式不同 立体异构：分子中原子（ 立体异构：分子中原子（团）在空间排列方式不同
[α]tD= α
α
l ×c
α
乳酸（肌肉） 乳酸（肌肉）
右旋体： 右旋体：能使偏振光振动平面顺时针向右旋转 的物质。 的物质。 （＋）（＋）-乳酸
α
乳酸（发酵） 乳酸（发酵）
左旋体： 左旋体：能使偏振光振动平面逆时针向左旋转 的物质。 的物质。 (-)-乳酸
乳酸（合成） 乳酸（合成）
第四节
外消旋体
第一节 手性分子和对映体
一、手性（chirality） 手性（ ）
象人的左右手互为实物与镜像关系， 象人的左右手互为实物与镜像关系，彼此又 不能重叠的现象。 不能重叠的现象。 二、手性分子和对映体 手性分子和
H COOH C CH3 OH
乳酸
1、手性分子（chiral molecule） ：不能与其镜 手性分子（ ） 像重合的分子。 像重合的分子。 2、对映体：互为实物与镜像关系，又不能重叠的 对映体：互为实物与镜像关系， 两个化合物，互为对映异构体，简称对映体。 两个化合物，互为对映异构体，简称对映体。 两个对映异构体的旋光性及生理作用不同。 两个对映异构体的旋光性及生理作用不同。 旋光性 不同 对映体的旋光方向相反；理化性质一般相同， 对映体的旋光方向相反；理化性质一般相同， 旋光方向相反 手性条件有差别；与手性试剂反应活性不同； 手性条件有差别；与手性试剂反应活性不同；生理 活性不同，如左旋氯霉素抗菌，对映体无效。 活性不同，如左旋氯霉素抗菌，对映体无效。 不同
Cl
Cl
H P H
H F
.
F
Cl
H Cl
2，5’-二氯-p-环芃烷
四、判断对映体 的方法
a、确定一个分子结构及其镜像，看是否重合。 、确定一个分子结构及其镜像，看是否重合。 分子结构及其镜像 b、寻找对称面或对称中心。 、寻找对称面或对称中心。 对称面 c、寻找手性碳。有手性碳的不一定都是手性分子。 、寻找手性碳。有手性碳的不一定都是手性分子。
（二）由费歇尔投影式确定R/S构型的方法 由费歇尔投影式确定 构型的方法
a c b d
S 构型 优先顺序： 优先顺序：a>b>c>d
1、确定C*abcd分子，优先顺序 、确定 分子， 分子 优先顺序a>b>c>d; 2、若最小基 在垂直方向，a→b→ c顺时针时为 构型； 在垂直方向 顺时针时为R 、若最小基d在垂直方向， → → 顺时针时为 构型； 反之， 构型。 反之，为S构型。 构型 3、若最小基 在水平方向，a→b→ c顺时针时为 S构型； 在水平方向 构型； 、若最小基d在水平方向， → → 顺时针时为 构型 反之， 构型。 反之，为R构型。 构型
a c d b
R 构型 优先顺序： 优先顺序：a>b>c>d
1、确定C*abcd分子，优先顺序 、确定 分子， 分子 优先顺序a>b>c>d; 2、若最小基 在垂直方向，a→b→ c顺时针时为 构型； 在垂直方向 顺时针时为R 、若最小基d在垂直方向， → → 顺时针时为 构型； 反之， 构型。 反之，为S构型。 构型 3、若最小基 在水平方向，a→b→ c顺时针时为 S构型； 在水平方向 构型； 、若最小基d在水平方向， → → 顺时针时为 构型 反之， 构型。 反之，为R构型。 构型
构造同, 构型不同, 非对映体 构造同 构型不同 不是实物与镜影关系 相互间旋光性不同, 物理性质不同。 相互间旋光性不同 物理性质不同。 个不相同的手性碳） 光活异构体数目 2n 个（n个不相同的手性碳） 个不相同的手性碳 二、内消旋化合物
OH OH 酒石酸 HOOC CH CH COOH
*
*
COOH H HO OH HO H COOH
CH3 HO H H CH3
HO C C
CH3 H
HO C C
CH3 H
HO
H H3C
OH HO
H
CH3
二、使用Fischer 投影式应注意的几个问题 使用Fischer 投影式只能在纸面上旋转180 180° 1、 Fischer 投影式只能在纸面上旋转180°， 而不能旋转90 90° 而不能旋转90°或270 °
a
▼
d b c
R
1、根据次序规则，排列成序，a>b>c>d; 、根据次序规则，排列成序， 2、把最小的 基团放在最远，其它三个朝向自己； 基团放在最远， 、把最小的d基团放在最远 其它三个朝向自己； 3、观察a→b→c顺序 若呈顺时针为 构型；呈 、观察 → → 顺序 若呈顺时针为 构型； 顺序,若呈顺时针为R-构型 逆时针为S-构型 构型。 逆时针为 构型。
名 称 (-)-酒石酸 酒 (＋)-酒石酸 ＋ 酒 内消旋酒石酸 (±)酒石酸 酒
熔 点 (℃) ℃ 170 170 140 206
[α]t
D
溶解度 （ g·(100g水）－1） 水 139.0 139.0 125.0 20.0
-12° +12° 0° 0°
第六节
构型标记法
构型：分子中原子（ 构型：分子中原子（团）在空间的排列方式。 在空间的排列方式。 对映体构型： 对映体构型： 手性碳所连四个原子（ 手性碳所连四个原子（团）在空间的排列方式。 在空间的排列方式。 一、D/L构型标记法 构型标记法 常用于糖、氨基酸的命名。 常用于糖、氨基酸的命名。 投影在右， 型 以甘油醛为标准，手性碳连-OH投影在右，D型； 甘油醛为标准，手性碳连 为标准 投影在右 在左边，L型。 在左边， 型
COOH H OH COOH
COOH H H OH OH COOH
COOH HO HO H H COOH
H
内消旋体：分子内两手性中心构型相反， 内消旋体：分子内两手性中心构型相反，手性碳形 构型相反 成对映两部分，使整体旋光性抵消 分子有对称平 旋光性抵消。 成对映两部分，使整体旋光性抵消。分子有对称平 面。 物理性质与纯的单一对映体比较有所不同
（一）对称面 假想有一个平面它可以把分子分割成互为镜像的 两半，这个平面就叫对称面。 两半，这个平面就叫对称面。
CH3 H H H
CH3
CH3 H H H
H
H
CH3
H C Cl C
H
Cl
OH C H CH3 H
OH C H CH 3 H
(二）对称中心：在分子中取一点P，画通过P点的任 对称中心：在分子中取一点P 画通过P 一直线，若在与P 一直线，若在与P点等距离的此直线两端为相同原子 （团），则P点即为该分子的对称中心。 ），则 即为该分子的对称中心。 对称中心
羟基- 氯丁二酸 例： 2 -羟基 3 -氯丁二酸 羟基
COOH H H OH HO Cl COOH
Cl COOH H H COOH
*
COOH H Cl
*
COOH H Cl COOH
OH HO H COOH H
对映关系： 对映关系：（1）与（2）； （3）与（4）。 非对映关系： 非对映关系：（1）与（3）、（4）；（2）与（3）、（4）。 ）、（4）；（2 ）、（4
OH OH O2N NHCOCHCl2
D-(-) -氯霉素有杀菌作用 氯霉素有杀菌作用 L-(+) -氯霉素无药效 氯霉素无药效
COOH H
手性碳： C* OH 手性碳：结合连接着四个不同原子 （团）的碳原子。 的碳原子。
CH3
问题：怎样的分子才具有手性呢？ 问题：怎样的分子才具有手性呢？ 一个分子是否具有手性，取决于其结构中 一个分子是否具有手性， 是否具有对称因素（对称面、 是否具有对称因素（对称面、对称中心及其它 对称因素）；一般说来， ）；一般说来 对称因素）；一般说来，如果分子既没有对称 面有无对称中心，分子就具有手性。 面有无对称中心，分子就具有手性。 三、对称性和非手性分子
COOH H CH3 OH OH
COOH H CH3