第五章立体异构
第5章 立体化学基础-新
COOH HO H HO H COOH
把分子中含有多个手性碳原子，而分子内部 有一个对称面，将偏振光的影响相互抵消而 无光学活性的化合物称为内消旋体 （mesomer）。内消旋体是含有手性碳原
子的非手性分子。内消旋体无旋光性。
含一个手性碳原子的分子一定是手性分子， 含多个手性碳原子的分子不一定是手性分子。
乳酸对映体的Fischer投影式
第三节
旋光性
一、偏振光和旋光性
只在一个平面上振动的光，称作平面 偏振光，简称偏振光。由振动方向和 传播方向构成的平面称为偏振光的振 动平面，与偏振光振动平面垂直的平 面称为偏振面。
能使偏振光的振动平面发生旋转的性 质，称为旋光性。具有这种性质的物 质，称为旋光性物质或光学活性物质。 反之，称为非旋光性物质或非光学活 性物质。
COOH H C CH3 OH 或 H
COOH OH CH3
注意：Fischer投影式是用一个平面的 式子来描述分子的空间三维结构，不 能把手性碳所连的原子或基团看成在 一个平面上；横键基团表示其伸向纸 平面前方，竖键基团表示其伸向纸平 面后方（横前竖后）。
COOH H OH CH3 HO COOH H CH3
H CH3 C C H Cl
Cl H CH3 C Cl
Z-1-氯丙烯
1，1-二氯乙烷
凡具有对称面的分子，没有手性，为 非手性分子，没有对映异构体；凡不 具有上述对称因素的分子为手性分子。
第二节
费歇尔投影式
Fischer投影式是在纸平面上将三维 立体结构改变成二维结构的一种方 法。
Fischer投影法的规定：①将手性碳原 子放在纸平面上，主碳链直立，命名时 编号最小的碳原子位于顶端。②连在手 性碳左边和右边的原子和基团朝向纸平 面前方（横前） ，连在手性碳上方和 下方的原子和基团朝向纸平面后方（竖 后） 。将模型按上述规定放好后，将 其投影在纸平面上，得其标准的 Fischer投影式。手性碳原子在纸平面 上，常省略，用“十”字交叉点表示。
医学有机化学--第五章立体异构
Br Cl
Cl
CC
Cl
H
Br
(E)-1，2-二氯-1-溴乙烯 顺-1，2-二氯-1-溴乙烯
2020/3/2
9
H C
H3C
CH3 C CH3 CH
CH3
H3C C
H
CH3 C CH3 CH
CH3
(E)-3, 4-二甲基-2-戊烯 顺-3, 4-二甲基-2-戊烯
(Z)-3, 4-二甲基-2-戊烯 反-3, 4-二甲基-2-戊烯
1、确定C*abcd分子，优先顺序a>b>c>d;
2、若最小基d在垂直方向，ab c顺时针时为R 构型；
反之，为S构型。
3、若最小基d在水平方向，ab c顺时针时为 S构型；
反之，为R构型。
a
Rc
b
a dc
d
b
2020/3/2
S
a
a
bc
cd
32
d
b
乳酸
OH COOH CH3 H
COOH
（一）命名法法则： 针对 C*abcd分子
1、根据次序规则，排列成序：a>b>c>d; 2、把最小的d基团放在最远，其它三个朝向自己；
3、观察abc顺序,若呈顺时针为R-构型；呈逆时针
为S-构型。
a
a
2020/3/2
d
b
c
d
c b
a b c顺时针 a b c逆时针
R-构型
S-构型
31
（二）由费歇尔投影式确定R/S构型的方法
CH3
2020/3/2
6
③当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键原子 看成是它以两个或三个单键与相同的原子相连。
高教版 有机化学 第五章 对映异构体
2、手性分子在分子对称性上必须具备的条件 1）、具有对称面的分子没有手性
H
Cl
CH3
Cl
Cl C H C
H
Cl
两分子都有对称面
2）、具有对称中心的分子没有手性
Cl F H
H
H H
Cl
F
CH3
H Br
Br H CH3
3）、具有对称轴的分子不一定没有旋光性
Cl C H C
H
Cl
具有二重对称轴，有对 称面，没有旋光性
COOH H OH CH3 手性碳原子
2，3-二溴丁烷的Fischer投影式
费歇尔投影式只能在平面内旋转180°，而不能离开平面旋转 180°，也不能在平面内旋转90°，否则就会变为它的异构体
练习题：
下列化合物哪些是相同的？哪些是对映体？ 1）
Cl CH3 Br CH3 Cl
CH3 H
Br Cl H
H
溴翁离子
CH3 C H
1
Br H C CH3
2
CH3 H C
Br C H Br CH3 H 3C H
BrH C CH3CBrBr
-
CH3 Br Br H H CH3 H H
CH3 Br Br CH3
同一种化合物
2）顺-2-丁烯与Br2 的加成
H C + C H
Br CH3 C H
1 2
CH3 B r2
2）偏振光 普通光线通过尼克尔棱镜后光线的振动方向只能有一 个方向通过棱镜（与棱晶晶轴平行），成为偏振光。
3）旋光性 物质使偏振光振动方向发生偏转的性质之称为旋光性
4）、旋光度和比旋光度 a、偏振光通过某旋光性液体物质或溶液后偏振光偏转 的角度。上途中该物质的旋光度为40° b、比旋光度：由于物质的旋光度受温度，物质的浓度 等影响，所以规定物质在室温、浓度为1g/ml、样品管 为1dm、光源为钠光（589.3nm)时测得的旋光度为比旋 光度。 则旋光度与比旋光度的关系为：
第05章_旋光异构
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。
第五章 立体化学
四、判断对映体的方法
有三种方法可以用来判断一个分子是否 存在对映体: 1.建造一个分子和它的镜像的模型，如果 两者不能重合，就存在对映体。 2. 如果分子有对称面，那么它和其镜像 就能重合，就不存在对映体。 3.如果一个分子有一个手性碳原子，它就 具有对映异构现象，有一对对映体。
第二节 费歇尔(Fischer)投影式
D-(-)-甘油酸
D-(-)-乳酸
D.L命名法的使用有一定的局限性,它只适用与甘油醛结构 类似的化合物.目前，仍用于糖类和氨基酸的构型命名
二、 R.S构型命名法
R/S 构型标记法分为两步：
(1) 按次序规则确定与手性碳相连的四个原子 或基团的优先次序（或称为“大小” 次序）
3
CH3 C H4 Br1
对称面
内消旋酒石酸分子
问题：内消旋体是否显旋光性？为什么？ 答案：不显旋光性。因为内消旋体有一对 称面，互为对称的两部分对偏振光的影响 相互抵消，使整个分子不表现旋光性。
第六节 构型命名
一、D.L命名法 规则：以甘油醛为标准，Fischer投影式中C* 上羟基处于右侧的为D-构型;反之为L-构型
CH3 H C6H5
S构型
CH3
Br
HO H
S构型
C6H5
COOH HO H
R构型
COOH H3C Cl C6H5
R构型
CH2OH
问题：判断下列手性碳的R、S构型。
R
HO COOH C H
R
H H
CO2H OH OH CH3
CH3
R
R-乳酸
2R,3R-2,3-二羟基丁酸
实物与镜像不重合
不含 对称中心 对称面
CO2H H HO C C OH H HO H
立体异构
广义分类方法
近年来，国外的教科书和科技文献、专著都提出了一个更新的分类方法。即把立体异构体简单的分类为对映 异构体和非对映异构体两类。这是一个广义的，比过去更为令人满意的立体异构分类方法：
又称为手性异构，任何一个不能和它的镜像完全重叠的分子就叫做手性分子，它的一个物理性质就是能使偏 振光的方向发生偏转，具有旋光活性。
构造相同的分子，如使其一平面偏振光向右偏转，另一侧向左。则两种互为光学异构体。（所谓光学异构体 指分子结构完全相同，物理化学性质相近,但旋光性不同的物质）
构造式相同的化合物由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化产生的 立体异构现象。
概念介绍
以前将立体异构划分为几何异构、旋光异构和构象异构三类，但较好的分类是将其分为对映异构和非对映异 构两类，其中非对映异构又包括顺反异构（即几何异构）和构象异构。
分类
旋光异构
几何异构
构象异构
在有双键或小环结构(如环丙烷)的分子中，由于分子中双键或环的原子间的键的自由旋转受阻碍，存在不同 的空间排列方式而产生的立体异构现象，又称顺反异构。
（1）对映异构体仅由手征产生，而非对映异构体则由手征和顺反异构产生
（2）手征体系可属于对映体也可属于非对映体，而顺反异构体则是非对映体，决不可能是对映体（除非也含 有手征体系）
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立体异构
生物学概念
目录
01 概念介绍
03 广义分类方法
02 分类
第五章立体异构体的分离鉴别方法
5-9
用一个乳糖（不对称的二糖）柱拆分外消旋体碱：
H2C N CH2
(± )
H3C N CH2 CH3
2) 非手性柱有时分离不完全消旋化的两个对映体 原理：流动相中不等量的两个对映体造成一个手性环 境。一个优先保留在流动相中（因为非手性柱优先与 流动相优势对映体相互作用）快速流出。
5-10
顺-反异构体（Z、E-烯烃）和非对映体（RS、 SS－异构体）可用GC、HPLC色谱或柱色谱分离。用 适当的检测系统和记录器检测，通过积分曲线，决 定异构体的比例。 3）毛细管电泳法分离 原理：溶液中不同的亲电运动，以前分离带电荷的 分子。引入胶束后，形成第二相，相当色谱静止相， 中性物质在水相和胶束相分配不一样，可得到分离。 分离对映体时，加入水溶性手性添加剂，如加环 糊精到胶束溶液中，对映体与手性添加剂形成过渡态 缔合物，运动速度不同，可分离，也可用于紫外吸收 和荧光吸收分析。
2.色谱法分离（分析规模）： 手性填料的GC、HPLC色谱柱，在分析规模上分离 对映体。 1）原理：静止手性填料与流动相中(±) 对映体形成 （化学键）非对映体络合物过渡态，吸附程度不同， 流动速度不同。
5-9
柱： 固定相填改性的糖，如 环糊精的-O-戊基化产物。 应用： 对非环、单环、双环的 对映体都有分离能力。如分 离含Cl、Br 等CH的对映体。
5-10
4）生物拆分法： 原理 微生物是手性的，选择性与对映体中的一 个相互作用 ，代谢一个，留下一个。 困难是找一个合适的酶； 缺点是消耗一个对映体。 二、动力学方法拆分 原理：（±）-A与拆分剂B反应的过渡（+）-A--B 和（－）-A--B是非对映体，能量不同，反应的活 化能不同，反应速度不同，采用不足量的拆分剂进 行反应。反应快的那个A优先生成非对映体，而反 应慢者留在溶液中，达到拆分的目的。
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构立体化学是有机化学中重要的一个分支，研究有机分子的空间结构及其对化学性质和反应机理的影响。
在立体化学中，立体异构是一个重要的概念。
本文将对有机化学中的立体异构进行整理和探讨。
一、立体异构的概念在化学中，分子的立体异构是指分子的空间排列不同而具有不同的化学性质的现象。
根据立体异构的类型，可以分为构象异构和光学异构。
1. 构象异构构象异构是指分子内部键的旋转或配位构型的改变，使得分子的空间构型不同而产生异构体。
构象异构体具有相同的分子式、分子量和化学键，但其物理性质和化学性质可能有所不同。
常见的构象异构体包括顺式异构体和反式异构体。
例如，对二氯乙烷而言，它可以存在顺式异构体和反式异构体，由于氯原子的相对位置不同，两者的物理性质和化学性质也会有所不同。
2. 光学异构在有机化学中，光学异构是指分子中的某个碳原子上的四个不同取代基围绕这个碳原子构成的四个取代基的不同排列方式所引起的异构体。
光学异构又分为手性异构和无机异构。
手性异构是指分子镜像对称，但不可重合，不是同一分子的立体异构体。
无机异构是指分子的图像和镜像可以通过旋转对称生成。
二、立体异构的分类及其例子1. 构象异构的例子构象异构常见于环状化合物和双键化合物。
例如，环丁烷可以存在船型构象和扭曲构象两种异构体；苯的立体异构体为平面异构体和扭曲异构体。
2. 光学异构的例子光学异构常见于手性化合物。
光学异构体由一个手性中心引起，手性中心是指一个碳原子上的四个取代基不同，且不可重合。
例如，D-葡萄糖和L-葡萄糖就是光学异构体。
两者除了旋光方向不同外，其它物理性质和化学性质都相同，但生物学活性可能存在差异。
三、立体异构对化学性质的影响1. 光学异构的生物活性差异光学异构体的生物活性差异是药物化学中的一个重要问题。
由于手性分子在生物体内与相同的酶、受体等具有不同的亲和力，因此光学异构体的生物学效应可以有显著差异。
举例而言，D-葡萄糖是人体能够利用的天然糖，而L-葡萄糖则无法在人体内代谢。
有机化学基础知识点整理立体异构体的化学性质
有机化学基础知识点整理立体异构体的化学性质在有机化学中，立体异构体是指分子式相同、结构相似但在空间结构上存在不同的同分异构体。
由于空间构型的不同，立体异构体在化学性质上也会有明显的区别。
本文将从立体异构体的定义、分类以及化学性质等方面进行整理和探讨。
一、立体异构体的定义立体异构体是指分子中原子的排列顺序不同，但相互之间的化学键相同的同分异构体。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两种，构象异构体是由于分子内部自由旋转而产生不同的构象形式，对映异构体则是由于手性中心的存在而产生的异构体。
二、立体异构体的分类1. 构象异构体构象异构体是由于分子的旋转自由度而产生的不同构象形式。
其中最典型的是环丙烷的椅式和船式异构体。
椅式异构体是指环丙烷分子中六个碳原子形成一个平面，其它两个碳原子分别向上和向下相对倾斜的构象，分别称为椅顶轴向和椅槽轴向。
椅式异构体的转轴可以经过椅顶、槽底和轴向原子，且必须途经轴向上每个碳原子进行无障碍的旋转。
船式异构体是指环丙烷中的轴向原子位于一个平面上，使得轴向上两个碳原子束缚在一起，形成船形构象。
船式异构体与椅式异构体相比，能量相对较高，不太稳定。
2. 对映异构体对映异构体是由于手性中心的存在而产生的异构体。
手性中心是指一个原子与四个不同基团连接的碳原子。
对映异构体之间的镜像对称关系导致它们的物理和化学性质有所不同，并且在许多生物过程和药物合成中具有重要意义。
对映异构体的化学性质中最重要的是光学性质，即对旋光的异性。
一般来说，对映异构体具有相同的物理和化学性质，如沸点、熔点等，但对旋光的方向和数值则相反。
三、立体异构体的化学性质1. 构象异构体的化学性质构象异构体由于分子内部存在构象间的相互转变，所以其化学性质大体上是相似的。
然而，由于构象异构体在构象转变过程中必须克服能垒，因此在一些实际应用中会表现出差异，如在光学异构体的合成、酶的催化反应等方面。
在药物合成中，构象异构体的存在可能会导致药效的差异，因此研究和控制药物构象的转变具有重要意义。
《立体异构》课件
泛的应用价值。例如，某些药物只有特定的立体异构体具有药效，因此
选择性合成对于药物研发至关重要。
04 立体异构在药物化学中的 应用
药物的结构与活性关系
总结词
药物的结构决定了其生物活性，立体异构体由于结构上的微小差异可能导致活性上的显著不同。
详细描述
药物的结构与活性关系是药物化学中的基本原理。不同的立体异构体由于在分子构型、构象和键合方 式上的差异，可能导致其生物活性、药效和作用机制产生显著变化。例如，某些立体异构体可能具有 更好的药效或更低的不良反应发生率。
《立体异构》课件
目 录
• 立体异构简介 • 立体异构的表示方法 • 立体异构的生成与转化 • 立体异构在药物化学中的应用 • 立体异构在有机化学中的研究进展
01 立体异构简介
定义与概念
总结词
立体异构是指具有相同化学组成但分子结构不同的现象。
详细描述
立体异构是指具有相同化学组成但分子结构不同的现象。这 种现象在有机化学中非常常见，尤其是在碳氢化合物中。由 于分子内部原子或基团在三维空间中的排列方式不同，导致 分子的形状和性质也不同。
立体异构的类型
要点一
总结词
立体异构可以分为顺反异构、对映异构和构象异构三种类 型。
要点二
详细描述
立体异构可以分为顺反异构、对映异构和构象异构三种类 型。顺反异构是指由于碳碳双键或碳碳叁键的存在，使得 双键或叁键两侧的基团在空间上的排列方式不同而产生的 异构现象。对映异构是指手性分子中的左右旋现象，即两 个镜像结构的现象。构象异构则是指由于单键的旋转而产 生的分子内部结构的空间排列不同。
将透视式中的实线变为锯齿形，以突 出分子中C—C单键的旋转情况。
立体化学表示法
《立体异构现象》课件
立体异构现象可以用于艺术设计中，创造出视觉 上的错觉和变形效果。
立体异构现象可以用于广告宣传中，吸引人们的 注意力和兴趣。
3 教育教学
4 虚拟现实
立体异构现象可以用于教育教学中，帮助学生理 解和记忆知识。
立体异构现象可以用于虚拟现实技术中，提供更 真实的视觉体验。
立体异构现象的实验方法
1
观察法
通过观察物体在不同视角下的变化来进行
测量法
2
实验。
使用测量工具来记录物体在不同条件下的
尺寸和形状。
3
对比法
将同一物体以不同方式展示，观察不同条 件下的异构现象。
立体异构现象的实例
艺术作品
一些艺术作品利用立体异构现象创 造出令人着迷的错觉效果。
视错觉图
视错觉图展示了立体异构现象，挑 战观者的视觉感知。
立体动画
立体动画在不同视角下呈现出不同 的形状和动态效果。
尺寸异构
当物体的尺寸在不同观察距离下产生不同的感知大 小。
颜色异构
当物体在不同光照条件下的颜色呈现出不同的外观。
立体异构现象的原理
立体异构现象的原理是由人眼和大脑的联合作用导致的。人眼通过感知到的 视觉信息，大脑进行分析和解释，从而产生不同的视觉体验。
立体异构现象的应用领域
1 艺术设计
2 广告宣传
立体异构现象
立体异构现象是指物体在不同投影条件下呈现出的不同形状和外源自。它是一 种视角变化引起的视觉现象。
立体异构现象的定义
立体异构现象是指当我们改变观察视角或投影条件时，物体呈现出不同形状 和外观的视觉现象。
立体异构现象的分类
透视异构
当物体在不同角度下的透视投影产生不同形状。
形状异构
有机化学基础知识点整理立体异构与构象异构
有机化学基础知识点整理立体异构与构象异构有机化学基础知识点整理——立体异构与构象异构立体异构和构象异构是有机化学中重要的概念，其中立体异构描述的是分子中不同立体构型之间的关系，而构象异构则指的是分子内部不同构象之间的关系。
本文将围绕这两个知识点展开讨论，分析其定义、分类和实际应用。
一、立体异构1.定义立体异构是指化学物质在空间结构上存在多种不同构型的现象。
这些构型的存在并不能通过化学式来表示，而需要通过立体公式或者构造式来描述。
2.分类立体异构分为两种类型，即构造异构和空间异构。
（1）构造异构：构建异构体系中分子的连结方式不同，即化学键在分子中的排列顺序不同。
构造异构又可分为骨架异构、功能异构和位置异构。
- 骨架异构：分子的碳骨架不同，但具有相同的分子式。
例如，异戊烷和己烷就是骨架异构体。
- 功能异构：分子中官能团的位置不同，但其碳骨架相同。
例如，异丙醇和乙醇就是功能异构体。
- 位置异构：分子中官能团的位置和官能团的数量都不同。
例如，丙酮和乙醛就是位置异构体。
（2）空间异构：空间异构是指分子在空间结构上存在多种不同的构型。
其中最常见的是立体异构体系中的头尾异构和顺反异构。
- 头尾异构：分子末端官能团的排列顺序不同。
例如，2-氯丁醇和1-氯乙醇就是头尾异构体。
- 顺反异构：分子中具有类似顺反关系的立体异构体。
例如，2,3-二溴丁烷和2,3-二溴异丁烷就是顺反异构体。
二、构象异构1.定义构象异构是指同一有机分子在空间结构上的不同构型，这种构型的变化可以通过分子内化学键的旋转或反转来实现。
2.分类构象异构分为构象异构和对映异构两种类型。
（1）构象异构：分子内部原子或官能团的排列不同，但其化学式和结构式相同。
构象异构又可分为双键构象异构和环状构象异构。
- 双键构象异构：由于双键的自由旋转，分子在空间中可存在不同的构象。
例如，顺丁烯和反丁烯就是双键构象异构体。
- 环状构象异构：由于环状结构的限制，分子在空间中可存在不同的构象。
有机化学PPT第五章 立体化学基础课件
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
含有一个手性碳原子的化合物，在空间有2种不同构
型, 它们彼此构成一对对映体。
CH3C* HCOOH
COOH
OH
乳酸
HO C H
CH3
COOH H C OH
CH3
有一个手性碳的化合物必定 是手性化合物，只有一对对映体。
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2
2. CHCl3 3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3 CH2CH3
H
6.
CH3 7.
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
第一节 手性分子和对映体
一、手 性
观察自己的双手, 左手与右手有什么联系和区别？
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
左右手互为镜像与实物关系(称为对映关 系)，彼此又不能重合的现象称为手性。
H
2 COOH
H3C3 1Cl
H 1OH
2 CH2CH3
3CH3
竖，顺，R南-京型医科大学康达学院化学教横研室，有逆机化，学 R-型
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2
CO2H
H
OH 1
3 CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2 3
有机化学 第五章 立体化学基础
5.对映异构体构型的命名
相对构型:以甘油醛为标准,规定(+)-甘油醛为D型, (-)-甘油醛为L型,与(+)-甘油醛相关联的化合物标 为D型,与(-)-甘油醛相关联的化合物标为L型 绝对构型:将连在手性碳上的四个基团按次序规则 从大到小排列成序,将最小基团远离观察者,观察其 他三个基团,若三者从大到小为顺时针方向,此手性 碳为R构型,若三者从大到小为逆时针方向,此手性 碳为S构型
4.对映异构体的表示法
OH H H C2H5 CH3 CH3 OH C2H5
在Fischer投影式中，横键上的基团靠近 观察者的眼睛，竖键上的基团远离观察 者的眼睛
OH
4
H
1, 2
C2H5
CH3
3
OH H CH3 C2H5 C2H5 OH CH3 H C2H5 H OH CH3 HO C2H5 H CH3
Fischer投影式互换规则
Fischer投影式可不离开纸面旋转180º 或其整数倍，得到 的另一投影式仍代表原分子结构；若旋转90º 或其奇数倍， 得到的另一投影式是其对映体 将手性碳原子上的一个取代基保持不变，另外三个基团按 顺时针或逆时针方向旋转时，得到的另一投影式仍代表原 分子结构 Fischer投影式中手性碳原子上的任何两个原子或基团的 位置经两次或偶数次交换时，得到的另一投影式构型不变； 若交换一次或奇数次时，得到的另一投影式是其对映体
10.对映异构体的理化性质
物理性质
平面偏振光 比旋光度 外消旋体的熔点及溶解度
化学性质
在反应中是否断裂与手性碳相连的键 对映异构体与手性试剂及非手性试剂的反应
纽曼式与Fischer投影式的相互转换
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
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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
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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
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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
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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。
有机化学：立体异构
有机化学：立体异构在有机化学的广袤世界里，立体异构现象就像是一座神秘而又充满魅力的迷宫，吸引着无数化学研究者不断探索。
它不仅为我们揭示了有机分子的多样性和复杂性，也在药物研发、材料科学等领域发挥着至关重要的作用。
让我们先来搞清楚什么是立体异构。
简单来说，立体异构就是具有相同分子式的化合物，由于原子在空间的排列方式不同而产生的异构现象。
这就好比是同样的一堆积木，可以搭建出不同的形状和结构。
立体异构主要包括构型异构和构象异构两大类。
构型异构又可进一步分为顺反异构和对映异构。
顺反异构就像是一对性格迥异的双胞胎。
当分子中存在双键或者环状结构时，如果双键两侧或者环上的取代基在空间的排列方式不同，就会产生顺反异构。
比如说，1,2-二氯乙烯，如果两个氯原子在双键的同侧，那就是顺式；如果在双键的两侧，那就是反式。
这种差异可不仅仅是位置上的不同，它们在物理性质和化学性质上都可能有所区别。
对映异构则更加神奇，它就像是我们的左右手，看起来似乎一模一样，但却无法完全重合。
对映异构体具有相同的物理性质，比如熔点、沸点、溶解度等，但在与手性试剂反应或者在手性环境中，它们的性质就会表现出明显的差异。
这在药物研发中尤为重要，因为很多药物分子都是手性分子，其中一种对映体可能具有治疗作用，而另一种可能不仅没有疗效，甚至还会产生副作用。
构象异构则像是一个灵活的舞者，能够在不同的姿态之间轻松转换。
由于单键的旋转，分子中的原子可以在空间中呈现出不同的相对位置，从而形成不同的构象。
但与构型异构不同的是，构象异构之间的转化相对容易，不需要克服太高的能垒。
那么，立体异构是如何产生的呢？这主要与分子中原子的成键方式和空间排列有关。
比如，碳原子的四面体构型就是产生立体异构的重要基础。
当碳原子与四个不同的原子或基团相连时，就有可能出现对映异构现象。
立体异构的研究方法也是多种多样的。
比如，通过 X 射线衍射技术，我们可以直接观察到分子在晶体中的空间结构；而在实验室中，常用的手段包括色谱法、旋光法等。
第五章 立体异构(新编)
S-构型
R-构型
S-构型
S-构型
②平面内构型与实际构型相反：
C H 2C H 3 CH3 CH H CH2 H C 2H 5 Cl CH3
平面内构型： 实际构型：
S R
S
R
R-3-甲基-1-戊烯
R-2-氯丁烷
六、含两个手性碳原子的化合物
1.含两个不同手性碳原子的化合物
COOH H Cl OH H COOH HO H COOH H Cl COOH H H COOH OH HO Cl COOH Cl COOH H H COOH
3
CH N* C 2H 5 C 6H 5
3
O
对映异构体的理化性质： 对映体的旋光度大小相同，旋光方向相反。 物理性质和化学性质在一般条件下都相同。 1. 物理性质 （1）手性溶剂中溶解度不同 （2）用单一的圆偏振光时折射率不同 2. 化学性质 与手性试剂反应时，反应活性不同 生物活性可能相同，但多数不同。
H
3
旋 转 180
。
同一物质
CH H
3
H
旋 转 90
Cl C 2H 5
。
C 2H 5 Cl
CH
3
旋 转 90
。
对映体
同一物质
判别不同的费歇尔投影式是否重合，不能离开纸面， 只能在纸面内平移。
CH H
3
CH Cl
3
Cl C 2H 5
H C 2H 5
一对对映体
若其一离开纸面翻1800，就成为同一物质。
生检
二、旋光度与比旋光度 旋光性物质使偏振光的振动平面旋转的角度称为
旋光度 （observed rotation） ， 以“α”表示。
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（二）对称中心
如果分子中有一点，从分子的任一原子或 基团向这个点画一直线，再将直线延长出去， 在距该点等距离处总会遇到相同的原子或基 团，则这个点成为分子的对称中心。具有对称 中心的分子没有手性，是非手性分子。
五、判断手性分子的方法 1.建造一个分子和它镜像的模型，如果两者不
有三种方法可以判断一个分子是否存在对映体。
顺-2, 2, 5 - 三甲基 -3 -己烯
CH3 H C H3C C C CH3 H H
反- 4 -甲基 - 2 - 戊烯
H C H3C C H C H CH2 C
H
CH3
顺 , 顺 － 2, 5 - 庚二烯
H C H3C C H C H CH2 C H
CH3
顺 , 反 - 2, 5 – 庚二烯 在含有多个双键的化合物中，主链的编号 有 选择时，则应从顺型双键的一端开始。
转变的方法与标准化合物进行联系来确定。
因为这种构型是人为规定的，而并非实际测
出的，所以称为相对构型（relative
configuration）。 CHO H OH CH2OH D-(+)-甘油醛
COOH
HgO
H
OH CH2OH
D-(-)-甘油酸
值得注意的是，D、L表示构型，是通过手
性化合物与标准化合物甘油醛的衍生物关系来
外消旋体无旋光性。
外消旋体通常用（±）表示
比如人们所知道的第一个旋光性化合物— —乳酸。 1. 从肌肉组织中分离出的乳酸为右旋乳酸。 2. 由左旋乳酸杆菌使葡萄糖发酵而产生的乳酸 为左旋乳酸。 3. 由一般化学反应合成的乳酸（比如由丙酮反
应生成的乳酸）为外消旋体，不具有旋光性。
乳酸立体异构体的物理性质
透视式书写
透视式是书写立体结构式通常用的方法之 一，应注意它的书写方法。通常实线代表位于
纸平面上的键，虚线代表伸向纸平面后方的键，
楔形线代表伸向纸平面前方的键。
三、手性碳原子 引起分子具有手性最常见的一个因素是手 性碳原子，大多数的手性分子含有手性碳原 子。凡是连有四个不同原子或基团的碳原子
称为手性碳原子（chiral carbon atom），
适用与甘油醛结构类似的化合物。目前，一般 用于糖类和氨基酸的构型命名。而对一些较复
杂的有机化合物，使用该方法有时显得不明确，
甚至引起混乱。因此逐渐采用了另外一种标记 法 —— R/S构型标记法。
二、R／S构型命名法 1. 按次序法则排列与手性碳相连的四个原子或 基团的大小顺序(或称优先级); 2. 将手性碳上的四个原子或基团中最小的置于 最远的位置，观察朝向观察者的另外三个基
角度。顺时针旋转时称右旋，
用（+）表示；逆时针旋转时 称左旋，用（-）表示。
（+）和（-）仅表示旋光方向不同，并不代表
旋光度数值的大小。
（二）比旋光度
1. 影响旋光度的因素：（a）被测物质; （b） 溶液的浓度; （c）旋光管长度; （d）测定
温度; （e） 所用光的波长。
2. 比旋光度：如果在一定温度下，用1dm长的
3.当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键 原子看成是它以两个或三个单键与相同的原 子相连。
CH3 H3C C H C H CH3 C CH3 CH3 H
顺-2, 2, 5 - 三甲基 -3 -己烯
C
(Z) -2, 2, 5 - 三甲基 -3 -己烯
CH3 H3C C H C H
H C CH3 C CH3 CH3
本章学习:
1. 怎样区分手性分子和非手性分子；
2. 怎样判断对映体、非对映体、外消旋 体和内消旋体的存在； 3. 怎样表示和命名它们的立体结构；
4. 比较它们之间性质的异同点。
碳链异构 位置异构 构造异构 同分异构 立体异构 构象异构
构造异构：分子组成相同而原子（团）相互连接方式和 顺序不同。 立体异构：分子中原子（团）在空间排列方式不同。
确定的。（+）、（-）表示旋光性，使用旋光
仪测定的，所以构型与旋光方向之间没有必然
联系。D-型的化合物中有右旋体，也有左旋体，
L-型的化合物也是这样。
COOH H CH3
D-(-)-乳酸
COOH OH H CH2COOH
L-(-)-苹果酸
COOH NH2 H CH2OH
L-(-)-丝氨酸
OH
D/L命名法的使用有一定的局限性，它只
的结构中具有四个双键，全部是反式构型。如
果其中出现顺式结构则生理活性大大降低；具
有降血脂作用的亚油酸和花生四烯酸则全体，它与顺反构型命名法没有 必然的对应关系，不能互相套用。
第一节
手性分子和对映异构体
一、手性：象人的左右手一样，互为实物与镜 象关系，彼此又不能重合的现象称 为手性（chirality）。
乳酸分子模型 （实物镜像关系）
不完全重合
3.非手性分子 一般情况下，存在对称面、对称中心的分 子，其实物与镜像能重叠，没旋光性，没有手
性称为非手性分子（achiral molecule)，例如
水、甲烷、乙醇、乙醚、丙酮等分子。非手性 分子不存在对映异构现象。
COOH H OH CH3 HO
COOH H CH3
官能团异构 互变异构 构型异构 对映异构 顺反异构
顺反异构
H C H3C C CH3 H3C H H C C H CH3
同侧
异侧
顺-2-丁烯 cis- 2-butane
反-2-丁烯 trans- 2-batene
顺式：相同基团在双键同侧 反式：相同基团在双键异侧
CH3 H3 C C H H
CH3 C C C H CH3 CH3
将其装满5厘米长的旋光管，在室温通过偏振的钠光 测得旋光度为-2.5° ,计算胆固醇的比旋光度。
。 2 . 5 解： []tD= 96。 l c 0.26 g / 5ml 0.5dm
答：胆固醇的比旋光度为-96°（氯仿）。
例题
将500mg可的松溶于100ml乙醇中，然后将
两个对映异构体的旋光性及生理作用不
同。对映体的旋光方向相反；理化性质一般
相同，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。
OH
O2N
D-(-) -氯霉素有杀菌作用 OH L-(+) -氯霉素无药效 NHCOCHCl2
四、对称因素与手性
（一）对称面：能将分子结构剖成互为实物和镜
或称手性中心（chirality center）。
含有一个手性碳原子的化合物只有一对对
映体。
例：
* CH3CH2CHCH 3
OH
CH3 H C HO C2H5
对映体
CH3 H5C2 C OH H
例：
* CH3CH2CHCH 2OH CH3
CH2OH H3C C H C2H5
对映体
CH2OH H5C2 H C CH3
1951年，人们还无法确定手性分子的绝对 构型，为了研究方便Fischer首次建议以甘油醛
作为标准。
规则：以甘油醛为标准，Fischer投影式中C*
上羟基处于右侧的为D - 构型；反之为
L-构型。
CHO H OH CH2OH
HO
CHO H CH2OH
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
其他的手性化合物的构型可以通过化学
当偏振光通过包含单一对映体的溶液，偏 振光的偏振面就会被向右或向左旋转一定的角 度。化合物能使偏振光的偏振面旋转的性能称
为旋光性。手性化合物都具有旋光性。
二、旋光度与比旋光度
在实际工作中我们通常用旋光仪测定物质 的旋光性。 旋光仪的简图
偏振光
普通光
旋光管
检偏镜
光源
起偏镜
旋光性物质
（一）旋光度 旋光度（α）：偏振面被旋光性物质所旋转的
5. Fischer投影式在纸面上旋转180°，其构型不变， 而在纸面上旋转90 °或270 °，其构型改变，不 允许把分子离开纸平面旋转，否则将改变原分子的 构型。 6. 任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换 另外三个基团的位置，不会改变原手性碳原子的构 型。
COOH HO H
CH3
第四节 构型的标记
构型：一个特定立体异构分子中原子或基团在 空间的排列方式。 对映异构体的构型：一般指手性碳原子（或手 性中心）所连四个原子或基团在空间的
排列。
顺反异构体的构型：是指分子中某些共价键的
旋转受阻而导致分子中的原子或基团在
空间的排列。
一、D/L构型标记法 分子中各原子或基团在空间的真实排布称
为分子的绝对构型（absolute configuration）。
旋光管，待测物质的浓度为1g/ml，波长为
589 nm的钠光条件下所测得的旋光度称为
比旋光度。
计算公式:
t：测定温度（℃） D：光源（钠光589nm） l：旋光管长度（dm） C：溶液浓度（g/ml）
如： α
20 D
98.3 （c，1，CH3OH）
例题1
将胆固醇样品260mg溶于5ml氯仿中，然后
在把一个手性化合物写成Fischer投影式时，必
须记住以下要点： 1. 水平线和垂直线的交叉点代表手性碳，位于纸平面 上。 2. 连于手性碳的横键代表朝向纸平面前方的键。 3. 连于手性碳的竖键代表朝向纸平面后方的键。
4. 对调任意两个基团的位置，对调偶数次手性碳的构
型不变，对调奇数次则手性碳的构型改变。
反-2, 2, 5 - 三甲基 -3 -己烯 (E)-2, 2, 5 - 三甲基 -3 -己烯
Cl C H C
Br Cl
Cl C H C