对映异构
第3章对映异构
实例分析
NO2
NO2
HO １ H H ２ NHCOCHCl2 CH2OH
(-) - 1R,2R –
H OH Cl2CHCOHN H
CH2OH
(+) - 1S,2S –
氯霉素
抗菌活性 (- ) ∶ (+) = 100 ∶ 0.4
合霉素 —— 外消旋体 已淘汰
手性药物
外消旋体的拆分
COOH
HO
CH3
H
Br Cl CH3
H
(1)
COOH
H
OH
CH3
Br CH3 Cl
H
(2)
CH3 Cl Br
H
(3)
(2)=(3)=(4)
Cl
CH3
H
Br
(4)
四、构型标记法
1. D、L 标记法
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
HgO
COOH H OH
CH2OH
D-(-)-甘油酸
相对构型
名称
熔点/℃
αm
pKa 溶解度
(+)-乳酸
26
+3.8
3.76
∞
(-)-乳酸
26
-3.8
3.76
∞
(±)-乳酸
18
0
3.76
∞
3. 外消旋体无光学活性，物理性质 与纯的对映体有差异。
三、Fischer投影式
* 3
21
CH3 CH COOH 乳酸
OH
COOH
COOH
CH3
C OH
H
HO C CH3 H
CHO HO H
对映异构学习课件
对映体 旋光 mp 53℃ 基本相同
各自发挥其左右 旋体的生理功能
三、对映体构型的表示方法
1.构型的表示方法
对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔
（E·Fischer）投影式表示。
式表示：
投影原则：
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。
使用费歇尔投影式应注意的问 题：
a 基团的位置关系是“横前竖后 ”。
b 不能离开纸平面翻转180°；也不能在纸平面上旋转90°
或270°与原构型相比。
c 将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构 型。
2. 判断不同投影式是否同一构型的方法 ：
（1）将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构 型。
（2）任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另 三个
基团的位置，不会改变原构型。
（3）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对 调奇
第六章 对映异构
Chap. 6 Enantiomeric of organic Stereochemistry
重点讲授内容:
一、同分异构现象
二、构型异构中的顺反异构
三、构型异构中的对映异构和非对映异构
四、环烷烃的构型异构
五、潜手性中心、潜手性面与手性识别
同分异构现象
构造异构 constitutional
绕轴转动一周，就有n个形象与原形象无法区分，水有两个，氨
有三个，球体有∞个。
对映异构体名词解释
对映异构体名词解释
对映异构体是指分子结构中的两个非重合的镜像图像，它们不能通过旋转或平移使其重合。
分子中的原子排列方式是对称的，但它们在空间中的排列却是非对称的。
对映异构体的存在是由于手性中心的存在，手性中心是指分子中存在一个对称中心，这个中心在分子中存在的原子按照一定的排列方式组成。
对映异构体的性质十分重要，因为它们之间的化学和物理性质可能会有很大的差异，对映异构体之间的反应选择性也可以不同。
在药物开发和合成中，对映异构体的选择性可能会对其治疗效果产生影响，因此药物研究人员通常会针对不同对映异构体进行研究，以找到最优的药物分子结构。
在实践中，对映异构体也有广泛应用。
例如，农药领域中，对映异构体的性质差异会对其杀虫效果产生影响；化妆品中也常常使用对映异构体来获得更好的效果。
此外，在化学反应中，对映异构体的选择性也可以影响反应的结果。
因此，对映异构体具有非常重要的理论和实际意义。
对映异构名词解释
对映异构名词解释
对映异构是指化学物质中的两种分子，它们的化学式完全相同，但是它们的空间构型却是互为镜像关系。
这种镜像关系是由于分子中的某些原子或基团的排列不同而导致的。
对映异构分子的化学和物理性质可能会有很大的差异，因为它们的空间构型不同，所以它们与其他分子的相互作用方式也会不同。
对映异构物质还会表现出一些特殊的光学性质，比如旋光性和偏振光的旋转方向等。
对映异构分子在药物化学、生物化学、环境化学等领域都有重要的应用。
在药物化学中，对映异构体常常会对药效和副作用产生巨大的影响。
因此，制药公司通常会研究和开发仅含一种对映异构体的药物，以获得更好的疗效和安全性。
在环境化学中，对映异构体也有着重要的意义。
例如，某些农药和工业污染物中含有对映异构体，这些化合物的毒性和生物降解性质都会受到对映异构体的影响。
因此，在环境监测和治理中，对映异构体的分析和鉴定也显得尤为重要。
- 1 -。
对映异构体和非对映异构体名词解释
对映异构体和非对映异构体名词解释下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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对映异构体是指一种分子的空间结构与其镜像不重合的异构体。
对映异构又称旋光异构或光学异构是另一种立体
旋光性物质使偏振光振动平面旋转的 角度即旋光度，以“α”表示。根据上 述原理制成的旋光仪，可测定物质的 旋光性。
二、旋光度与比旋光度
物质的旋光性除与物质本身的特 性有关外，还与测定时所用溶液的浓 度、测定管的长度、温度、光波的波 长以及溶剂的种类等因素有关。如果 把这些影响因素固定，不同的旋光性 物质的旋光度各为 1 个常数，通常用 比旋光度表示。比旋光度和旋光度之 间的关系可用下式示：
其它的旋光性化合物可与甘油醛相联 系而确定其构型。例如：
COOH H OH
C H3
D-（-）-乳酸
COOH HO H
CH3
L-（＋）-乳酸
这里的D、L表示构型，（＋）、 （—）表示旋光方向，旋光性物质的 构型与族光方向之间没有对应关系。 D-型的旋光性物质中有右旋体。也有 左旋体，L-型也是如此。如D-甘油醛 是右旋体，而D-乳酸则是左旋体。在 一对对映体中，若D-型是右旋体，其 对映体L-型必然是左旋体；反之亦然。
生理活性：具有旋光性的药物分 子，其药物疗效与分子的立体结构有 密切关系，往往一种立体异构体有药 效，而它的对映体则药效很小，甚至 完全没有药效。例如：左旋的麻黄碱 的升压效能比右旋麻黄碱大四倍；左
旋氯霉素具有杀菌作用，而右旋氯霉 素则完全无效；维生素C右旋体疗效 显著，左旋体无效。人体所需要的氨 基酸都是L-型的，人体所需要的糖则 都是D-型的。
如蔗糖的比旋光度= +66.5℃，表 示 在 20℃ 时 ， 用 钠 光 灯 光 源 ， C=1kg·L—1 的 蔗 糖 溶 液 的 比 旋 光 度 为 右 旋 66.5° 。 比 族 光 度 是 旋 光 性 物 质 的一种物理常数，而且每种旋光性物 质的比旋光度是固定不变的。测定旋 光度可用于鉴定旋光性物质，也可确 定旋光性物质的纯度和含量。
无机化学-对映异构( Enantiomers)
δ+
δ
-
CH3
How did this happen?
isobutyl chloride tert-butyl group
C(CH3)3
(CH3)2CHCH2Cl
AlCl3
CATION REARRANGES
H CH3-C CH2 Cl CH3
AlCl3
CH3 CH3 C CH3
+ CH3 C CH3
1、自然光，平面偏振光， 、自然光，平面偏振光， 旋光性物质，左旋体， 旋光性物质，左旋体，右旋体 旋光度， 旋光度，比旋光度
2、手性分子，非手性分子 、手性分子， 如何判断？ 如何判断？ 对称因素：对称面、 对称因素：对称面、对称中心
手性因素： 手性因素：手性碳
H3C
* CH
OH
COOH
第六章 芳烃（Arenes）
一、苯的结构：
苯 C6H6 (Benzene)
How many structural isomers of C6H6 are possible?
Benzene
H
o 120 o 120
Kekule`
Summary:
二、命名
X
6 5 4 2 3
CH2CH3
CH3
A）硝化、氯代 硝化、
Cl
B）氯代、硝化 氯代、
•√
萘
蒽
菲
8 7 6 5
1 2 3 4
CHO
CH3
C2H5
CH3
1,5-二甲基萘
5－乙基－2－萘甲醛
3 8 7 6 5 10 4 9 1 2 3 6 7 8 9 10 4 5 2 1
蒽
菲
2) 化学性质 ① 亲电取代 （反应条件较温和,取代主要发生在α位) 反应条件较温和,取代主要发生在α
对映异构
4.6 环状化合物的立体异构 对映异构
顺反异构
环丙烷：不同取代基 环丙烷：相同取代基
环丁烷：含有两个相同的取代基时：
1,2-取代
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
官能团位置异构
官能团异构 互变异构（特殊的官能团异构）
顺反异构 对映异构
立体异构
4.1 手性和对映体 1. 对映异构现象和手性
1848年，巴斯德
手性——实物和镜像不能叠合的现象。
手性分子——不能与镜像叠合的分子。
互为镜像或左右手关系的两个构型异构叫做 对映异构体。这种现象为对映异构现象.
2. 手性分子的判断
旋光度—偏振光振动方向的旋转角度，用“”表示
凡手性分子,都具有旋光性.
对映体对偏振光的作用不同就表现在两者的旋光方向相 反,即一个对映体是右旋的,另一个是左旋的.但旋转的角度 相同.
所以, 对映异构又称为旋光异构.
旋光仪:
比旋光度:
溶液:
纯液体:
C—浓度(g/ml) l—管长(dm)
比旋光度是旋光性物质的物理常数.
4.3 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
1. 手性碳原子
直接与四个不相同的原子或原子团相连接 的碳原子称为不对称碳原子,或手性碳原子. 通常用“*”标出.
分子含有手性碳原子, 就有可能有手性.
2. 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
含有一个手性碳原子的分子一定是个手性分子,有
旋光性,存在一对对映体。
例如：
对映异构实验报告
一、实验目的1. 理解对映异构体的概念和特点。
2. 掌握旋光度的测定方法。
3. 通过实验验证对映异构体的旋光性质。
二、实验原理对映异构体（Enantiomers）是指具有相同分子式、相同分子量、相同物理性质，但分子结构在三维空间中互为镜像的化合物。
对映异构体具有旋光性质，即它们能使偏振光旋转不同的角度。
旋光度的测定是判断对映异构体的重要方法。
三、实验器材1. 偏振光管2. 旋光仪3. 比重瓶4. 滴管5. 水浴6. 对映异构体样品（如：2-溴丁烷）7. 溶剂（如：氯仿）8. 旋光仪校准用标准物质（如：樟脑）四、实验步骤1. 准备工作（1）将样品和溶剂分别置于比色皿中，并在水浴中加热至室温。
（2）用滴管将样品和溶剂转移至比重瓶中，并加水至刻度线。
（3）将比重瓶放入旋光仪中，调整仪器至平衡状态。
2. 旋光度测定（1）将样品比色皿放入旋光仪中，打开电源，待仪器稳定后记录旋光度。
（2）将溶剂比色皿放入旋光仪中，记录旋光度。
（3）将樟脑比色皿放入旋光仪中，记录旋光度。
3. 结果分析（1）计算样品的旋光度与溶剂旋光度的差值，即样品的净旋光度。
（2）计算样品的比旋光度，即样品旋光度除以样品浓度。
（3）根据比旋光度，判断样品是否为对映异构体。
五、实验结果1. 样品的旋光度：α样品2. 溶剂的旋光度：α溶剂3. 样品的净旋光度：α净= α样品 - α溶剂4. 样品的比旋光度：[α] = α净 / c（c为样品浓度）六、实验讨论1. 通过实验验证了对映异构体的旋光性质，证明了旋光度是判断对映异构体的重要方法。
2. 在实验过程中，应确保样品和溶剂的纯度，避免杂质对实验结果的影响。
3. 实验结果可能受到温度、压力等因素的影响，应在相同条件下进行多次实验，以减小误差。
七、实验总结本次实验通过对映异构体的旋光性质进行测定，加深了对对映异构体概念的理解。
实验结果表明，旋光度是判断对映异构体的重要方法，同时也提示我们在实验过程中应注意样品和溶剂的纯度，以及温度、压力等因素对实验结果的影响。
第7章 对映异构
手征性的宇宙
丰富多彩的自然界尽管可以发现一些漂亮的对称体，但 现代科学已经揭示出，自然界通常不存在镜像对称，从亚原 子水平到宏观水平，宇宙在所有的水平上都是不对称的。许 多类似于这种不对称是如何产生的，某一水平上的手征性如 何引起另一水平上的手征性之类的问题还远远没有解决。
蝴蝶的四翅 （每侧两个） 左右对称
“横前竖后”
使用费歇尔投影式应注意的问题：
1）基团的位置关系是“横前竖后” 2）如果任意改变两个基团的位置奇数次，则变成其对 映体；改变偶数次则为同一化合物；
2、构型的标记
1）D-L标记法
规定： -OH在手性碳的左侧——左旋（L） -OH在手性碳的右侧——右旋（D） 局限性：只能标记含-OH手性碳的分子
3、对含两个手性碳原子化合物的旋光性 1）对含多个不同手性碳原子的化合物
CHO R H R H
(i)
CHO HO HOຫໍສະໝຸດ (ii)CHO H OH CH2OH
(iii) (iv)
CHO H HO OH R H S CH2OH
OH OH CH2OH
H S S HO H S R H CH2OH
(2R,3R)-(-)-赤藓糖 (2S,3S)-(+)-赤藓糖 (2S,3R)-(+)-苏阿糖 (2R,3S)-(-)-苏阿糖
逆时针——"S"（Sinister的字头, 指左的意思）
逆时针 顺时针
S
R
举例：
COOH C H C2 H5 OH
H5 C2 HO
COOH C H
练习：
(S)
(S)
对费歇尔投影式的简单观察方法：
（1）小左右，逆时针为R，顺时针为S （2）小上下，逆时针为S ，顺时针为R 例如：
对映异构体和非对映异构体名词解释
对映异构体和非对映异构体名词解释一、对映异构体和非对映异构体的概念在化学领域，我们经常会遇到一些形形色色的化合物，它们之间的性质和结构有时候会让我们感到非常困惑。
今天，我们就来聊一聊两个与化合物结构密切相关的概念：对映异构体和非对映异构体。
这两个概念听起来似乎很高深莫测，但实际上它们都是可以通过理论知识来解释的。
接下来，我们将从不同的角度来详细阐述这两个概念的含义和区别。
我们来看看什么是对映异构体。
在有机化学中，一个分子的镜像对称性决定了它的立体构型。
如果一个分子的镜像对称性不完全相同，那么它就是非对映异构体。
换句话说，对映异构体是指具有不同立体构型的同分异构体。
这些异构体的物理性质和化学性质往往是不同的，因此在研究过程中需要加以区分。
而非对映异构体则是指具有相同立体构型的同分异构体。
这些异构体的物理性质和化学性质通常是相似的，因此在研究过程中相对容易处理。
这并不是说非对映异构体就没有研究价值，事实上，它们在某些特定情况下也可能表现出独特的性质。
二、对映异构体的成因那么，为什么有些化合物会出现对映异构体呢？这要从分子的结构说起。
在一个分子中，原子之间的连接方式有四种：单键、双键、三键和四键。
这四种连接方式可以组合成各种各样的分子结构。
在这四种连接方式中，只有双键和三键能够形成手性中心。
手性中心是指一个分子中的一个或多个原子，它们的连接方式使得这个分子具有手性。
手性分子是指其镜像对称性的破坏会导致其物理性质发生改变的分子。
当一个分子中有多个手性中心时，它的立体构型就变得复杂起来。
这时，我们需要考虑如何将这些手性中心分配到不同的立体位置上，以便得到一系列具有不同立体构型的同分异构体。
这就是对映过程。
通过对映过程，我们可以将一个复杂的立体体系简化为一系列简单的平面结构，从而更容易地研究它们的性质和相互关系。
并非所有的手性中心都能通过对映过程得到相同的立体构型。
这是因为在对映过程中，手性中心的位置和方向都会发生改变，导致立体构型发生变化。
对映异构体和非对映异构体名词解释
对映异构体和非对映异构体名词解释一、对映异构体和非对映异构体的概念在我们日常生活中，化学是一门非常重要的科学。
它涉及到我们生活中的方方面面，从食物的味道到药物的效果，都与化学息息相关。
在化学中，有一个非常重要的概念叫做对映异构体和非对映异构体。
这两个概念听起来可能有些难以理解，但实际上它们是非常简单的。
那么，什么是对映异构体和非对映异构体呢？我们来看一下什么是对映异构体。
在化学中，如果一个化合物有两个相互镜像的分子结构，那么我们就称这个化合物为对映异构体。
换句话说，对映异构体的两个分子结构互为镜像。
例如，苯(C6H6)就是一个典型的对映异构体，因为它的两个分子结构互为镜像。
接下来，我们再来看一下什么是非对映异构体。
非对映异构体是指那些没有对映异构体的化合物。
换句话说，非对映异构体的分子结构不互为镜像。
例如，乙醇(C2H5OH)就是一个非对映异构体，因为它的两个分子结构并不互为镜像。
二、对映异构体的性质虽然对映异构体的分子结构互为镜像，但它们的物理性质和化学性质却有很大的不同。
这是因为它们的分子结构在空间上是不对称的。
这种不对称性导致了它们的物理性质和化学性质的不同。
例如，对映异构体的熔点和沸点通常是不同的。
这是因为它们的分子结构在空间上的不对称性导致了它们的热力学性质的不同。
对映异构体的化学反应活性也通常是不同的。
这是因为它们的分子结构在空间上的不对称性导致了它们的化学反应活性的不同。
三、非对映异构体的性质非对映异构体的分子结构不互为镜像，因此它们的物理性质和化学性质通常是相似的。
这是因为它们的分子结构在空间上的对称性使得它们的热力学性质和化学反应活性相似。
这并不意味着非对映异构体之间没有任何差异。
事实上，非对映异构体之间的差异通常是由于它们的立体化学性质不同所导致的。
例如，对于一些有机化合物来说，它们的立体化学性质可能会影响它们的溶解度、稳定性等性质。
四、结论对映异构体和非对映异构体是有机化学中的两个重要概念。
对映异构
对称因素
对称中心
对称轴
Organic Chemistry
University of South China
1.对称面
若能在分子结构中找到一平面，该平面将分子分割为两部分， 就象一面镜子，实物（一半）与镜像（另一半）彼此可以重叠，则 此平面为对称面σ。
σ σ σ
具有对称面的分子为非手性分子
Organic Chemistry
University of South China
讨论：下述物质哪些具有手性？ 脚、鼻子、耳朵、鞋、剪刀、螺丝钉 答案：鞋、剪刀、脚、耳朵、螺丝钉
任何物体都有它的镜像。一个有机分子在镜子内也会 出现相应的镜像。实物与镜像相应部位与镜面具有相等的 距离。实物与镜像的关系叫对映关系。
Organic Chemistry
University of South China
若实物与其镜像能够 完全重叠，则实物与镜像 所代表的两个分子为同一 个分子。
Organic Chemistry
University of South China
OH C H
乙醇（实物）
OH H H C H
（镜像）
CH3
CH3
实物与镜像能重叠，即 乙醇不具有手性，为非 手性分子。
CHO
Br CH2OH
是D-构型 还是L-构 型？
D/L标记法有局限！
Organic Chemistry
University of South China
2、R/S绝对构型标记法 1970年，国际上根据IUPAC的建议采用了R/S构型系统 命名法，这种命名法的适应性更广。直接根据化合物的实 际构型或投影式命名，不需要与其他化合物联系比较。 方法：
对映异构
O O HN O O N
O N NH O O
(S)型，致畸形
O
(R)型,有效，不致畸形
3 用于研究有机反应机理
英文词汇：
enantiomerism, chirality, optical activity, enantiomer, diastereomer, meso structure, Fischer diagram.
但旋光仪不能分辨出α± n1800的度数，需改变浓度再测。
用旋光仪测定某旋光物质的旋光度时，样品管长为10cm， 测得旋光度为+30º ，怎样验证它的旋光度是+30º ，而不是 +390º 或-330º 呢？ 将浓度C或管长l 减半，再测定一次，应得到+15º ； 旋光度为+390º 或-330º 时，结果应为+185º 或-165º 。
C
CH3 H
二、手性
两者互为镜像对映关系，正如人的左、右手关系。这种分子与 其镜像的不重合性称为分子的手性或手征性（Chirality）， 具有手性的分子称为手性分子（Chiral molecules） 具有四个不同原子或基团的不对称碳原子称为手性碳， 或不对称碳原子.(用 C* 表示)或手性中心。 即手性是物质产生旋光性的必要条件，是产生对映异构现 象的充分必要条件。 具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有手性碳原子的 分子也不一定不是手性分子。手性碳原子不是物质产生旋光性
C6H5 CH3
H3CH2C
N
C6H5 CH3
H3CH2C
C6H5 N CH3
P (H3C)2HC
C6H5 CH3
C6H5 P H3C
CH(CH3)2
CH2C6H5 N CH3CH2 C6H5 CH3 C6H5 H3C
有机化学 第六章 对映异构
有对称中心的分子非手性，实物与镜可重叠，没 有对映体和旋光性。
(3)对称轴 Cn ——若通过分子画一轴线，当分子绕此轴 旋转360º /n后，得到与原来分子相同的形象，此轴线就 是该分子的几重对称轴。
O H 球体 H 水 H
N
H H
氨
C∞
C2
C3
H
H H Cl
Cl Cl Cl
Cl
Cl C2
H
有无对称轴不能 作为判断分子有 无手性的依据。
第七节 不含手性碳原子的化合物的对映异构
一、丙二烯型分子
a C
b c
a 或 C
b
a
C
C
d
C
C
b
当任何一个双键上连接相同基团，则分子无手性
二、联苯型化合物
分子有 对称面， 无手性
当某些分子单键之间的自由旋转受到阻碍时产生的 光活性异构体，称位阻异构现象.
其它
R1 N R2
R3 R4
第八节 外消旋体的拆分
第六章 对映异构
构造异构 同分异构
碳干异构 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：是指分子式、构造式相同，构型不同，互 呈镜像对映关系的立体异构现象。实物与其镜象不能 重叠的分子成为一对对映体。
CH3 C HO H CH2CH3
镜子 CH3 C H OH CH2CH3 左旋-2-丁醇
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 1848年法国巴黎师范大学化学家、微生物学家 在研究酒石酸钠铵晶体时，发现有两种不同的晶体.
两种晶体互为实物和镜像的关系，相似不重合,将其 分开分别溶于水中，一种左旋一种右旋,比旋光度相 等。
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，
对映异构
第七章 对映异构(曾称旋光异构)
一、物质的旋光性 二、物质的旋光性与分子结构的关系 三、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 四、含两个手性碳原子化合物的旋光异构 五、不含手性碳原子化合物的旋光异构 六、环状化合物的立体异构 七、反应中的立体化学（自学不作要求）
一、物质的旋光性
（一）平面偏振光和旋光性 1．平面偏振光 光波是电磁波，它的振动方向与其 前进方向垂直
与4个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(常 用*C表示)，正是这种碳原子使乳酸分子产生了手性。 OH C H
乙醇
CO2H H CH3 H H3C C* OH
乳
CO2H * C HO
酸
H CH3
但*C只是手性中心的一种。而且手性碳并不是手 性产生的充要条件，它和分子是否具有手性没有必然 的联系。
二、物质的旋光性与分子结构的关系 （二）分子对称因素与手性、旋光异构
若实物与其镜像能够完全重合，则实物与镜像所 代表的两个分子为同一个分子。 OH OH C H H CH3 H CH3 C H
OH OH C C H H H H CH3 3 CH 所有基团都重合 非手性分子
乙醇分子模型的重叠操作
二、物质的旋光性与分子结构的关系
（一）手性、手性分子、手性碳
1. 手性 (chirality)：物质分子互为实物和镜象关系（象 左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为 分子的手性。 2. 手性分子 (Chiral molecule)：具有手性（不能与自身 的镜象重叠）的分子。 3. 手性碳（不对称碳）：饱和碳原子上连有互不相同 的四个原子或原子团，用*表示。
1. 2. 3. 4. 5. 6.
不能离开纸面翻转。如翻转, 即变成其对映体 。 不能在纸面上转动90 ，否则变成其对映体。 。 在纸面上转动180 构型不变。 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针 或逆时针地调换位置，构型不变。 任意两个基团调换偶数次，构型不改变。 任意两个基团调换奇数次，构型发生改变。
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对称因素
是否存在对映异构体与分子的对称性有关。 对称面(镜面) 对称中心
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对称面(镜面) 设想分子中有一平面， 对称面(镜面)：设想分子中有一平面，它可以把分子 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。 对称面 对称面 对称面
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R/S标记法 在楔型式上进行 标记法：在楔型式上进行R/S标记 标记法 标记
1、将最小基团置于 观察者最远处； 观察者最远处； 2、然后从大到小轮 转其他三个基团； 转其他三个基团； 3、若轮转方向为顺 时针，则为R构型， 时针，则为R构型， 反之则为S构型。 反之则为S构型。
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对称中心：设想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发， 对称中心：设想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发， 向这个点作一直线，再从这个点将直线延长出去， 向这个点作一直线，再从这个点将直线延长出去，则在与该点 前一线段等距离处，可以遇到一个同样的原子， 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。 称中心。
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费歇尔投影式
Cl
Cl
H C2H5 CH3
H C H3C C2H5 Cl
C2H5 CH3
H Cl
R型 型
H
H CH3 C2H5 Cl
C2H5 CH3
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立体结构的几种表示方法 1、楔形透视式
用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ 用实线表示在纸平面上的键，楔形虚线“ ”或虚线“ 或虚线“ ” 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ 表示伸向纸平面后方的键，楔形实线“ ”表示伸向纸平面前方 的键。 的键。
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R/S标记法： 标记法： 标记法
COOH CH3 OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(R)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
H
HOOC H3C HO H
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为： 命名为：(S)-2-羟基丙酸 羟基丙酸
I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H
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（2）当手性碳原子连接的基团的第一个原子相 ） 同时，则还需比较后面的原子。 同时，则还需比较后面的原子。
(CH3)3C
> (CH3)2CH >CH3CH2CH2CH2 > >CH3CH2 >H3C
CH3CH2CH2
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这两个模型的关系就像左手和右手的关系一样： 不能相互叠合，但互为镜象。 互为镜象，但不能相互 叠合的两种构型的分子称为 对映异构体。 与自身镜象不能叠合的分 子称手性分子。具有手性的 分子就有旋光活性。 (chiral molecule)
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手性碳原子：
CH3C＊HOHCOOH（乳酸）
有机化学
6 对映异构
optical isomerism
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3 旋光异构
3.1 物质的旋光性 3.2 对映异构现象与分子结构的关系 3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构 3.4 含2个手性碳原子化合物的对映异构 3.5 环状化合物的立体异构 3.6 不含手性碳原子化合物的对映异构 3.7 外消旋体的拆分 3.8 不对称合成 3.9 亲电加成反应的立体化学
H H5C2 Cl
S型 型 2-氯丁烷 氯丁烷
H
C
＊
CH3
＊C
H3C
C2H5 Cl
R型 型
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
一、对映异构体和外消旋体 手性分子 与 互为镜象的分子
对映异构体
相同点： 相同点： 熔点、沸点、相对密度、折光率、 熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶 解度，以及光谱图等物理性质都相同。 解度，以及光谱图等物理性质都相同。在与非手性试剂作 用时，它们的化学性质也一样。 用时，它们的化学性质也一样。 不同之处： 不同之处： 偏振光的作用 旋光方向）不同， 的作用（ 对偏振光的作用（旋光方向）不同，以及在与手性试 剂作用时，化学性质不同。 剂作用时，化学性质不同。
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3.1 物质的旋光性
3.1.1平面偏振光和旋光度 3.1.1平面偏振光和旋光度 平面偏振光和
光是一种电磁波，它是振动前进的， 光是一种电磁波，它是振动前进的，其振动方向垂直 于光波前进的方向。 于光波前进的方向。 普通光是由各种波长的在垂直于前进方向的各个平面 内振动的光波所组成。 内振动的光波所组成。 如图， 如图，圆圈表示一束朝着我们眼睛直射过来的光的横 截面。光波的振动平面可以是A 截面。光波的振动平面可以是A、B、C、D等无数垂直于前进 方向的平面。 方向的平面。
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对映体是一对互相对映的手性分子， 对映体是一对互相对映的手性分子，它们都有 旋光方向相反， 旋光性，二者的旋光方向相反 比旋光度相等。 旋光性，二者的旋光方向相反，比旋光度相等。 如何判断是否存在对映异构体？ 如何判断是否存在对映异构体？是否为手性 分子？ 分子？ 简单判断法： 简单判断法：
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平面偏振光和旋光度 3.1.1 平面偏振光和旋光度
能使偏振光的振动方向向右旋的物质， 能使偏振光的振动方向向右旋的物质，叫做右旋 (dextrorotalory)物质 物质， 表示。 (dextrorotalory)物质，用“d”或“+”表示。 或 能使偏振光的振动方向向左旋的物质， 能使偏振光的振动方向向左旋的物质，叫做左旋 (levorotalory)物质 物质， ”或 表示。 (levorotalory)物质，用“l”或“-”表示。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 将具有不同旋光性的主体异构体称为旋光异构体。 旋光性的主体异构体称为旋光异构体
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立体结构的几种表示方法
如乙烷结构的几种表示方法： 如乙烷结构的几种表示方法：
三、构型的标记--在费歇尔投影式上进行 在费歇尔投影式上进行R/S标记： 标记： 在费歇尔投影式上进行 标记
COOH H
最小基团在 横线上
OH CH 3
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(R)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
R、S构型与旋光性无内在联系，即R不代表旋光 性中的右旋，S构型不代表旋光性中的左旋。
2、锯架透视式
用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。所 用于表示两个或两个以上碳原子有机化合物的立体结构。 有键均用实线表示。 有键均用实线表示。
3、纽曼投影式
把乙烷分子的球棒模型放在纸面上， 把乙烷分子的球棒模型放在纸面上，沿C-C键的轴线投影， 键的轴线投影， 以 表示前面的碳原子及其键，以 表示前面的碳原子及其键， 表示后面的碳原子 及其键。 及其键。
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旋光仪和比旋光度 3.1.2 旋光仪和比旋光度
旋光仪工作原理示意图
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比旋光度
[α ] =
α
l ⋅C
α－样品的旋光度 C－溶液的浓度（g/mL） 溶液的浓度（g/mL） l－ 管长（dm） 管长（dm）
若被测物质是纯液体， 若被测物质是纯液体，则：
α [α ] = l⋅ρ
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3.3 含1个手性碳原子化合物的对映异构
例：C2H5C＊HCH3CH2OH（2-甲基-1-丁醇）
H H5 C 2 HOH 2 C
2-甲基 甲基-1-丁醇 甲基 丁醇
H
CH 3
＊C
C＊
H3C
C2H5 CH2OH
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外消旋体： 外消旋体： 因为左旋体和右旋体的旋光度相同， 因为左旋体和右旋体的旋光度相同，而旋 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 光方向相反。所以等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光活性的体 系，此体系为外消旋体。 此体系为外消旋体。
最小基团 在竖线上
H C 2H 5 CH3
COOH
Cl
优先次序： 优先次序： Cl>C2H5>CH3>H
命名为： 命名为：(R)-2-氯丁烷 氯丁烷
CH3 H
最小基团在 竖线上
OH
优先次序： 优先次序： OH>COOH>CH3>H 命名为：(S)-2-羟基丙酸 命名为： 羟基丙酸
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COOH H CH 3 OH HO CH 3 COOH H
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次序规则？ （1）手性碳原子所连接的原子或基团按原子序 ） 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。 数大小，把大的排在前面，小的排在后面。同位 素按相对原子质量大小次序排列。例如： 素按相对原子质量大小次序排列。例如：
[α ]20 D
ρ －液体的密度(g/cm3) 液体的密度(g/cm
20℃时 以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 20℃时，以钠光灯为光源测得的比旋光度记为： 此外还需注明溶剂
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3.2 对映异构现象与分子结构的关系
乳酸分子(CH CH(OH)COOH)的两种立体结构模型 的两种立体结构模型： 乳酸分子(CH3CH(OH)COOH)的两种立体结构模型：