化学立体化学基础
立体化学基础
Cl大 HOCH2
Cl
键上，纸面 走向与实际
CH2Cl 走 向 相 同 ，
S-2,3-二氯丙醇
R-2,3-二氯丙醇
顺时针为R型， 逆时针为S型。
直接根据Fischer投影式命名的简便方法介绍
Problem 6: Give the names of the following compounds。(by R/S nomenclature)
有相等的距离。实物与镜像的关系叫对映关系。
镜面
实物与镜像
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
CH H
CH3
HC H
CH3
OOHH
HH
CC HH 所有基团都重合 CCHH3 3
乙醇分子模型的重叠操作
对于某些分子，两个互为实物与镜像关系的分 子不能重合，如乳酸。
CO2H
CO2H
CO2H
NH2
NH2
H CH3
NH2 H
CH3 H
CO2H
CH3
H
NH2
CH3
即：固定*C上某个基团，其它三基团顺序轮换，不 改变其构型。
Problem 3: 下列Fischer式是否表示同一化合物？
COOH
CH2OH
H
OH
HO
H
--
CH2OH
COOH
镜 像
1
2
关
旋转180℃后可重叠
丙酸分子 的对称面
分子的对称面 具有对称面的分子为非手性分子
四、判断对映体的方法
1、看分子和它的镜像能不能重合。如果 不能重合，就具有对映异构现象。
2、寻找对称面和对称中心。如果分子没 有对称因素（对称面和对称中心），就 具有对映异构现象。
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念有机化学基础知识点整理——立体化学基础概念引言：有机化学是研究碳元素化合物的构造、性质和变化的一门学科，而立体化学则是有机化学中重要的基础概念之一。
在有机化学中，分子的立体构型对于反应性、性质和生物活性有着重要影响。
本文将着重整理一些有机化学中的立体化学基础概念，以帮助读者更好地理解有机化学中的立体结构，进而对有机化学进行深入学习。
一、手性与手性中心手性是指分子或物体与其镜像体不可重合的性质。
在有机化学中，手性分子是指拥有手性中心或手性轴的分子。
手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的碳原子，它使得分子无法与自身的镜像体重合。
手性分子在光学活性、药物作用和化学性质等方面具有独特的特性。
二、立体异构与构象异构1. 立体异构立体异构是指分子的空间排列方式不同而产生的异构体。
常见的立体异构有以下两种类型：(1) 旋转异构：由于单键的自由旋转，骨架构型可以发生一定程度的旋转，产生旋转异构体。
(2) 互变异构：由于键的旋转受到某些限制，使分子无法通过旋转达到立体异构体之间的互变。
2. 构象异构构象异构是指分子在空间中采取不同的构象，但化学键没有发生断裂或形成新的键。
构象异构分为以下几种类型：(1) 键的旋转构象异构：分子在有某些限制的情况下，通过键的旋转而形成的构象异构。
(2) 环的变形构象异构：分子中含有环系统，通过环的弯曲或平面变形产生的构象异构。
(3) 键的翻转构象异构：分子中存在于键的两个端点之间的三个最佳位置，通过在这三个位置间进行翻转形成的构象异构。
三、立体化学的表示方法1. 常用的立体表示方法(1) 空间结构式：通过笛卡尔坐标系中的三维坐标表示分子的立体构型。
(2) 键切式：通过表示分子和化学键之间关系的切面图形来表示立体构型。
(3) 投影式：通过投影方式来表示立体构型，包括斜投影式、哈维利投影式等。
2. 立体异构体的命名方法(1) IUPAC命名法：使用希腊字母（R和S）来表示手性异构体，其中R表示顺时针方向，S表示逆时针方向。
化学第三章立体化学
C=Y
CY (Y) (C)
Y为C、O、N等常见原子，是几重键就相当于连几 个相同的原子。
H (C) CH CH2 相当于 C C H
(C) H
H(C) H(C)
相当于 (C)
H
( C)
(C)
H
H (C)
(C) (C) C CH 相当于 C C H
(C) (C)
(N) (C) C N 相当于 C N
H
H
CC C6H5
CH3 CC
H
H
（顺，顺）
H CC
C6H5
H H
CC
H
CH3
（顺，反）
H
C C6H5
H
CH3
CC
C
H
H
（反，反）
H
H
H
CC
CC
C6H5
H
CH3
（反，顺）
H
CH2CH3 CH3CH2
CH(CH3)2
CC
CC
CH3
CH2CH2CH3 CH3
CH2CH2CH3
(三) Z , E － 命名法
H5 4 H
CC
CH3
3 2H CC 1
H
COOH
(2E,4Z) – 2,4- 己二烯酸
（四）顺反异构体的性质（一般规律的比较）
顺、反-丁烯二酸的物理性质
异构体
熔点/℃ 密度
溶解度（ 25℃） /(g/100g·H2
O)
顺-丁烯二酸 130
1.590
78.8
反-丁烯二酸 287
1.625
0.7
1．构造式（结构式）相同（分子的结构相同，构型不同）
2. 比较各种取代原子或原子团的排列顺序时，先比 较直接相连的第一个原子的原子序数。如果是相同 原子，那就再比较第二个、第三个……原子的原子 序数。 C(CH3)3 > CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3
立体化学基础.
丙 丙 异构
二,对映异构体和手性分子 (一)对映异构体和手性分子
下图为一对互为镜像关系的乳酸分子的立体结构式(透视式 : 下图为一对互为镜像关系的乳酸分子的立体结构式 透视式): 透视式
镜子 C2OH C HO H CH3
a
C2OH H C CH3 OH
b
a和b互为镜像的一对乳酸分子 实线代表位于纸平面上的键; 实线代表位于纸平面上的键; 虚线… 代表伸向纸平面后面的键, 虚线… 代表伸向纸平面后面的键, 楔形线代表伸向纸平面前方的键
第三章 立体化学基础
立体化学是现代有机化学的一个重要分支, 立体化学是现代有机化学的一个重要分支,是从三 维空间来研究有机物的结构以及结构与性质之间的关系. 维空间来研究有机物的结构以及结构与性质之间的关系. 一,同分异构现象 碳 链异 构
构 造异 构 异 构现 象 立 丙异 构
位 置异 构 官 能团 异构 互 变异 构 构 丙 异构 构 象 异构
12
可用不同的方法表示同一立体异构体的立体结构 三羟基丁醛: 例:2R, 3S-2, 3, 4-三羟基丁醛: 三羟基丁醛
CHO H OH HO H CH2OH HO H HOH OH CHO H CH2OH OHC CH2OH H OH
Fischer投影式 投影式
锯架式
Newman投影式 投影式
13
-CH3 < -CH2CH3 < -CH2CH2CH3 < -CH(CH3)2
H3C C2H5 H OH
-OH >-CH2CH3 >-CH3 > H
R-2-丁醇 丁醇
18
(3)若手性碳连有含重键的基团时,则可看 若手性碳连有含重键的基团时, 作多次与同一原子相连.例如: 作多次与同一原子相连.例如:
《有机化学(第二版)》第6章：立体化学基础
第六章
立体化学基础
19:21
第一节 顺反异构 一、顺式和反式 二、Z—型和E—型 三、顺反异构的性质
19:21
第一节 顺反异构
1、 顺反异构
重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。 哪些化合物存在顺反异构体：
(1). 含有 C =C 、 C =N 、 N =N 双键的化合物。
(2). 环状化合物。
顺反异构现象。
顺反异构体的命名方法： 1. 顺/反标记法：
相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺 式”； 否则为“反式”。
a C=C b b b a a C=C a b b b b a a a
19:21
b a
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
2. Z / E标记法：
该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。
规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为 Z
式（德文Zusammen的缩写，中文意为‘在一起’）；否
a C=C b (Z)
c d
a c
b d
a C=C b (E)
d c
19:21
应用举例: 含C=C双键的化合物：
H Cl _ C=C H Cl H Cl C=C Cl H
翻 转
CO O H HO H C H3
翻 转
(2) 可以旋转n180。(n>=1)，但不能旋转90。或270。。
19:21
CO O H H OH C H3
旋 转180
C H3 。 HO H CO O H
19:21
旋转180 。
CO O H H OH C H3
立体化学
COOH H (S) HO HO H (R) COOH
COOH
COOH HO H
(R) (S)
H H
OH OH COOH
(R) H (R) HO
OH H COOH
(S) H OH (S)
COOH
(I)
(I)
(2) (+)-酒石酸
(3) (-)-酒石酸
mp
[]D(水)
溶解度(g/100ml)
含有两个（或两个以上）手性碳原子的化合物透视 式、纽曼投影式和锯架式，实际上是这个化合物的 构象式。之所以可以用某一个构象式来表示分子的 构型，是由于构象比构型更为精细的缘故。
对于环状分子来说，通常的规定是随意地把环 表述为平面的（不管它们的真实形象），环上 取代基的取向就可参照透视法表示其取向。环 所在的平面可以在纸面上也可以与纸面相垂直。 例如反-1，2-二甲基环丁烷构型式为：
pKa1
pKa
(+)-酒石酸
(-)-酒石酸
170oc
170oc
+12.0
-12.0 0
139
139 20.6
2.98
2.98 2.96
4.23
4.23 4.24
()-酒石酸 (dl) 206oc
meso-酒石酸
140oc
0
125
3.11
4.80
3.分子构型的表示方法(构型式)及构型的标 记 构型的表示方法: 表示分子构型的化学式子叫做构型式。虽 然每种分子都具有确定的构型，在一般情况 下通常是用构造式来表示分子的结构，在讨 论分子与构型有关的性质时则必须应用构型 式。 构型的表示方法很多，最原始的方法就是 用凯库勒模型图（棍球式）。
立体化学基础笔记
立体化学基础笔记立体化学是有机化学中的重要分支之一，它探究分子中化学键的立体构型与空间关系，并以此为基础研究分子的反应性质和反应机制。
在理解立体化学之前，我们先来回顾一下化学键的本质。
化学键基础化学键是由原子间的电子相互作用而形成的连接，共价键是其中一种最常见的化学键。
共价键是两个原子之间共用一对电子，以达到每个原子的电子壳层的填满。
共价键的角度和键长是由多种因素决定的，包括原子的轨道混杂程度、原子间的间隔、原子间的电子云分布等。
因为这些因素的复杂性，实际上相同的原子对，在不同的化合物中形成的键的长度和角度都有所不同。
对于分子中含有多个原子的化合物来说，所有的原子的相对位置以及它们之间的键的相对位置规定了分子的结构，从而影响着反应的特性。
立体化学基础分子中化学键的立体构型有时被称为分子的空间取向。
立体取向对于分子的各种反应起到关键的作用。
例如，在糖的立体构型中，差异仅仅在于单个羟基或氢原子的位置，但这种稍微的变化引起了巨大的影响。
当人体消化食物时，他的消化系统会针对特定的立体形态进行分解，并且对于其他立体异构体则不同程度地吸收和代谢。
立体异构体分子中的立体异构体是由同种原子的连接方式不同而引起的。
结构上的异构体共有两种：平面异构体和空间异构体。
平面异构体是由于有相同的平面结构，而其立体结构的位置不同。
例如，在香草与许多其他植物中，存在两种主要的香草酮异构体：顺式香草酮和反式香草酮，它们具有同一种化学式，但它们的立体异构关系是在平面上，而不是在空间中。
空间异构体是由于分子组分的立体构造引起的不同。
空间异构体又称对映异构体、手性异构体或手性分子。
因为两种异构体之间的物理、化学、生物学特性几乎完全相同，所以通常只用一种形式的分子来制备，这就通常引起了产品失效的问题。
手性分子手性分子是立体异构体的一种形式。
手性分子是指每个分子都具有镜像对称体形，而两个镜像分子不能通过旋转和翻转互相重合。
手性分子有两个对称体，其中一个形体是左旋性，另一个是右旋性。
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用在有机化学中，立体化学是一个重要的分支领域，它研究的是分子和化合物的三维结构及其对化学性质的影响。
立体化学的概念和应用在有机化学领域具有举足轻重的地位。
本文将对有机化学中的立体化学进行基本概念的整理，并探讨其在化学研究与应用中的重要性。
一、立体化学的基本概念1. 手性：手性是立体化学的一个重要概念，指的是分子或离子的不可重合的镜像异构体。
手性分子无法通过旋转或挪动使其镜像与原分子完全重合，就好像左手和右手无法完全重合一样。
2. 构象异构体：构象异构体指的是同分子式、同结构式但不同空间构型的异构体。
构象异构体的存在是由于分子的键旋转或自由转位所引起的。
典型的构象异构体如反式异构体和顺式异构体等。
3. 立体异构体：立体异构体指的是具有不同立体构型的分子或化合物。
常见的立体异构体有立体异构体、顺反异构体、环异构体等。
立体异构体的存在表明分子或化合物在空间上具有多种不同的构型。
4. 立体中心：立体中心是指一个分子中与不同基团相连的一个原子。
立体中心通常是由于其所连接的基团不对称而导致的。
一个分子可以有一个或多个立体中心。
5. 伪旋光体系：伪旋光体系是一种没有旋光性质的化合物与另一种旋光体系混合而形成的旋光体系。
这种混合体系的旋光性质来源于两个（或多个）异构体存在的旋光性质的合成。
二、立体化学的应用1. 手性药物：手性药物是指那些由手性分子构成的药物。
由于手性药物和其镜像异构体具有不同的生物活性，所以对于手性药物的合成和分离有着重要的意义。
立体化学在药物研发和制备中发挥着重要作用。
2. 光学活性物质：光学活性物质是指那些能够旋转平面偏振光的化合物。
通过立体异构体的性质，光学活性物质可以用于制备偏光镜、偏振片等光学器件，同时也广泛应用于化学分析和手性分离等领域。
3. 反应立体化学：立体化学对于有机反应的研究和理解具有重要意义。
通过研究反应的立体选择性、选择性和环境中对于反应物立体异构体的识别能力，可以更好地设计有机反应和催化剂的设计。
第三章立体化学基础
2、D/L命名法 这是与（+）—甘油醛比较得出的，故用 这种方法标记的构型叫相对构型。 当一个光活性化合物在发生反应时，只 要不对称中心的键不发生断裂，分子的空 间构型就保持不变。例如：
CHO H OH CH 2OH D-(+)-甘油醛 [O] H COOH [H] OH CH 2OH D-(-)-甘油酸 H CH 3 D-(-)-乳酸 OH COOH
COOH
OH
H
OH
CH3
CH3
例如：(+)- 酒石酸
COOH H HO C C OH H
H HO COOH OH H COOH
透视式
COOH
Fischer投影式
例如： COOH
H C OH Fischer 投影式 HO
CH3
COOH H CH3
CHO H C CH3 Fischer 投影式 H CHO NH2 CH3
H3 C C2 H5 H OH
-OH >-CH2CH3 >-CH3 > H
R-2-丁醇
（3）若手性碳连有含重键的基团时，则可 看作多次与同一原子相连。例如：
-CHO < H,O,O
H3C CHO H CH2OH
-COOH O,O,O
< -CH2SH H,H,S (S>O)
-CHO>-CH2OH>-CH3>H
Fischer规定D-(+)甘油醛的Fischer投影式如下：
CHO H OH CH2OH HO CHO H CH2OH
D-(+)甘油醛
L-(-)甘油醛
羟基在右边即为D-型，在左边为L-型。 将其他手性化合物的Fischer投影式与甘油醛的 比较，若手性碳上的取代基写在碳的右边， 就称该化合物为D-型；反之，为L-型。
立体化学基础
（2）取代环己烷的构象
当环己烷分子中的一个氢被其它基团取代时，可取代 ａ键，也可以取代ｅ键，得到两种不同的构象。
甲基环己烷：
优势构象(95%)
22
（2）取代环己烷的构象
取代环己烷优势构象判断的一般规律： 一元取代环己烷，e键取代最稳定; 多个相同取代基的环己烷，e键取代最多的
构象最稳定； 含不同的取代基的环己烷，较大的基团在e
键（平伏键）或ｅ键。
18
椅式构象中的横键和竖键
竖键（a）
横键（e）
三上三下， 三左三右， ae夹角109°
19
（2）椅式构象中的横键和竖键
翻环作用: 当环己烷的一个椅式构象转变为另一个椅 式构象时，原来的ａ键将转变为ｅ键，而ｅ键也相应 转变为ａ键。
20
椅式构象中的横键和竖键 椅式构象的特点:
① 椅式构象中1.3.5碳在一个平面， 2.4.6碳在另一平面，两平面相距 0.5nm。 ② 分子中有6个α键(直立键)，6个 e键(平伏键)。 ③ 构象具有转环作用(104~105次/秒)。
2 x 1.0 = 2.0
2 x 11.4 = 22.8
叔丁基是一个很大的基团，一般占据e键。
26
26
（2）二取代环己烷的构象
某些取代环己烷，张力特别大时，环己烷的椅 式构象会发生变形，甚至会转变为船式构象
CH3
H3C
CH3
C
H
H C(CH3)3
C(CH3)3 C(CH3)3
H
椅式
船式 优势构象
27
CH3
(2)
Br
(H3C)3C Br
H
OH OH
CH3 H
OH
H O
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学有机化学是研究碳及其化合物的科学，而立体化学则是有机化学中的一个重要分支。
立体化学研究的是分子的空间结构和构型，以及它们对化学性质和反应的影响。
在有机化学中，立体化学的理论和方法被广泛应用于合成、反应机理、药物设计等领域。
本文将介绍有机化学中的立体化学基础概念、立体异构体以及立体效应等内容。
立体化学基础概念手性与对映异构体在有机化合物中，手性是指分子或离子不重合的镜像形式。
具有手性的分子称为手性分子，而没有手性的分子称为非手性分子。
手性分子存在两种不重合的镜像形式，称为对映异构体。
对映异构体之间无法通过旋转或振动相互转换，它们具有相同的物理性质（如沸点、熔点等），但在光学活性和反应性上却有明显差异。
手性中心与立体异构体手性分子中存在一个或多个手性中心，手性中心是指一个原子或一个原子团，它与四个不同的基团连接。
手性中心的存在使得分子具有对映异构体。
对映异构体可以通过手性中心的不同空间排列方式来描述，其中最常见的是立体异构体。
立体异构体分为两类：对映异构体和顺反异构体。
对映异构体是指具有一个或多个手性中心的分子，其镜像形式无法通过旋转或振动相互转换。
顺反异构体是指具有一个或多个双键的分子，其立体结构由于双键的旋转而发生变化。
立体效应立体效应是指分子中的立体结构对化学性质和反应速率的影响。
在有机化学中，立体效应可以通过以下几个方面来表现：空间位阻效应空间位阻效应是指由于分子中的空间障碍而导致某些反应路径被阻碍或加速。
例如，在亲核取代反应中，手性中心周围的空间位阻可以影响亲核试剂的进攻位置，从而选择性地生成某个立体异构体。
空间取向效应空间取向效应是指分子中的立体结构对反应中的取向选择性产生影响。
例如，在烯烃的加成反应中，双键周围的空间取向可以决定加成试剂的进攻位置，从而选择性地生成某个立体异构体。
空间电子效应空间电子效应是指分子中的立体结构对电子密度分布和反应中的电子转移产生影响。
例如，在亲电取代反应中，手性中心周围的空间电子效应可以影响亲电试剂与手性中心之间的相互作用，从而选择性地生成某个立体异构体。
有机化学基础知识点立体化学的基本概念
有机化学基础知识点立体化学的基本概念立体化学是有机化学中非常重要的一个概念，它涉及到分子的空间结构和构象。
在有机化学反应中，分子的立体构型对反应的速率和产物的选择性有着重要的影响。
本文将介绍立体化学的基本概念，包括立体异构、手性分子、构象等知识点。
1. 立体异构立体异构是指化学物质的分子在空间中的排列方式不同，从而导致其化学性质与物理性质的差异。
立体异构可以分为构造异构和空间异构两种类型。
1.1 构造异构构造异构是指分子结构的连接方式不同，分为链式异构、官能团异构和位置异构三种类型。
链式异构：同分子式下，碳骨架的排列方式不同，如正丁烷和异丁烷就是一对链式异构体。
官能团异构：同分子式下，分子中的官能团位置不同，如乙醇和甲醚就是一对官能团异构体。
位置异构：同分子式下，官能团位置相对于主链排列的位置不同，如2-丁醇和3-丁醇就是一对位置异构体。
1.2 空间异构空间异构是指分子在空间中的三维排列方式不同，分为立体异构和对映异构两种类型。
立体异构：分子中存在非自由旋转的键，由于旋转受限，使得分子结构不同，如顺式-反式异构。
对映异构：对称分子具有镜像关系，不能通过旋转重叠，如手性分子。
2. 手性分子手性分子是指与其镜像物不可重叠的化合物，也称为不对称分子。
手性分子通常包含一个或多个手性中心，手性中心是一个碳原子，与四个不同的基团连接。
手性分子的最重要特征是其对映异构体的存在。
对映异构体具有相同的分子式、相同的化学键，但是无法通过旋转或平移重叠。
这种现象称为手性体。
手性分子有很多实际应用，如生物活性物质、药物、拆分光等。
同时，手性分子还涉及到光学活性、旋光度等概念。
3. 构象构象是指分子在空间中的不同取向，由于化学键的旋转、振动等运动而引起的。
构象是立体化学中的重要概念之一，它与立体异构密切相关。
分子的构象由于化学键的自由旋转而产生，通常与键长、键角、键的取代基团等因素有关。
构象的改变可能会导致分子性能的变化。
有机化学第三章立体化学基础(2024)
手性药物的合成。手性药物是指具有手性中心的药物分子。在合成手性药物时，需要利用 立体化学原理来控制产物的立体构型。例如，通过引入手性辅剂或利用不对称催化等方法 ，可以实现手性药物的高效合成。
22
06
2024/1/25
立体化学在药物设计中的重要性
23
药物活性与手性关系
手性对药物活性的影响
手性药物的两个对映异构体可能具有 不同的生物活性，其中一个可能具有 治疗效果，而另一个可能无效或有毒 。
手性中心判断方法
7
2024/1/25
03
观察碳原子连接的四个基团或 原子是否相同，若不相同则为 手性中心。
04
使用Cahn-Ingold-Prelog规则 （CIP规则）进行判断。
9
手性分子表示方法
2024/1/25
Fischer投影式
01
将碳链竖直表示，横前竖后，横向基团朝右，纵向基团朝上。
透视式
一个物体不能通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
对称性的定义
一个物体可以通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
手性与对称性的关系
手性是对称性的一个特例，即没有对称中 心或对称面的物体具有手性。
手性在化学中的应用
手性化合物在生命体系中具有重要的作用 ，如氨基酸、糖类等。
5
构型与构象
构型的定义
02
将碳链放平，基团朝向观察者方向。
Newman投影式
03
沿碳-碳键的键轴方向观察，将碳原子和与之相连的基团放在纸
平面上，其他基团则竖立在纸平面上。
10
2024/1/25
03
对称性与对称操作
11
对称元素及类型
第5章立体化学基础
CH3
CH3
H
OH
异丙醇
H
OH
H CH3
OH
2,32,3-丁二醇
CH3
H
CH3
H
CH3
CH3
H
1,11,1-二氯乙烷
H
顺-1,2-二甲基环丙烷 二甲基环丙烷
四、判断对映体的方法
1. 最直接的方法是建造一个分子及其镜像的模型。 最直接的方法是建造一个分子及其镜像的模型。 如果两者能重合，说明分子无手性， 如果两者能重合，说明分子无手性，没有对映异构现 象；如果两者不能重合，则为手性分子，有对映异构 如果两者不能重合，则为手性分子， 现象，存在对映体。 现象，存在对映体。 2. 考察分子有无对称面。如果分子有对称面， 考察分子有无对称面 如果分子有对称面， 对称面。 则该分子与其镜像就能重合，没有对映异构现象。 则该分子与其镜像就能重合，没有对映异构现象。 3. 大多数情况下，可根据分子中是否存在手性碳 大多数情况下，可根据分子中是否存在手性碳 原子(或手性中心 来判断分子是否有手性。 原子 或手性中心) 来判断分子是否有手性。 或手性中心
COOH COO H
CO OH H HO C CH 3
H OH CH 3 CH 3 OH H
COO H C H3 C H OH
-
二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系， 二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或 者说左、右手关系）。二者无论如何也不能完全重 者说左、右手关系）。二者无论如何也不能完全重 ）。 叠。这种呈物体与镜像关系，彼此又不能重叠的性 这种呈物体与镜像关系， 呈物体与镜像关系 质称为手性。 质称为手性。
COOH COOH
H OH CH3 CH3 OH
H
有机化学基础知识分子的立体化学
有机化学基础知识分子的立体化学有机化学是研究含碳的化合物的分子结构、性质、合成、反应以及它们在生物体系中的作用的科学。
其中，分子的立体化学是有机化学中至关重要的一部分。
本文将介绍有机化学中分子的立体化学基础知识，包括手性，立体异构体及其命名以及手性分子的光学活性。
一、手性分子的手性是指其镜像不能重合的特性。
由于碳原子可以形成四个互不相同的键，大部分有机化合物都可以具有手性。
手性分子包括两种类型：手性中心和轴手性。
1. 手性中心手性中心是指分子中的一个碳原子，它与四个不同的基团连接。
手性中心的碳原子通常以S（拉丁语 sinister ）和R（拉丁语 rectus）表示，分别代表左旋和右旋的空间构型。
2. 轴手性轴手性是指分子中存在一个对称轴，该对称轴可以将分子分为两个不可重合的镜像体。
轴手性是由于分子的非完全对称所导致的，在立体异构体中较为常见。
二、立体异构体及其命名立体异构体是指分子在空间排列上存在不同的构型，从而导致其化学性质和生物活性的差异。
立体异构体包括构象异构体和对映异构体。
1. 构象异构体构象异构体是指分子在空间上能够互相转换，但又不能通过化学反应相互转化的异构体。
最常见的构象异构体是旋转受限的双键环状化合物，如环烯烃和环烷烃。
2. 对映异构体对映异构体是指分子的镜像体，在化学和物理性质上没有差异，但与其他手性物质的相互作用不同。
对映异构体是由于分子的手性中心或轴手性所引起的。
对映异构体的命名通常使用R/S命名法或者D/L命名法，其中R/S命名法适用于手性中心，而D/L命名法适用于糖类和氨基酸等化合物。
这些方法可以准确地描述分子在空间中的立体排列。
三、手性分子的光学活性手性分子的光学活性是指它们对平面偏振光有选择性地旋转偏振面的性质。
手性分子旋光的方向可以是顺时针旋光（右旋）或逆时针旋光（左旋），分别用(+)和(-)表示。
对于含有手性中心的分子，不对称的环境可以导致光学活性。
手性分子的光学活性在药物、农药、香料等领域具有重要的应用价值。
有机化学基础知识点立体化学基础概念与手性化合物
有机化学基础知识点立体化学基础概念与手性化合物立体化学基础概念与手性化合物有机化学是研究有机物的结构、性质、合成及其在生物、化工、医学等领域中应用的学科。
其中，立体化学是有机化学的重要基础概念之一。
本文将对立体化学的基础概念以及手性化合物进行介绍。
一、立体化学基础概念1. 手性和对映异构体：在有机化合物中，当它们的空间结构不能通过旋转、平移相互重合时，这些化合物被称为手性化合物。
手性化合物存在对映异构体现象，即它们的立体异构体成对出现，并且互为镜像关系。
例如，人的左右手就是对映异构体。
这两个异构体被称为左旋体（S体）和右旋体（R 体）。
2. 手性中心：手性中心是指化合物中的一个碳原子，它与四个不同的官能团或原子键相连。
由于它的四个取代基在空间上的排列不同，使得它的对映异构体产生。
手性中心常用希腊字母α、β、γ等表示。
3. 还原混合原则：还原混合原则用来判断手性中心的对映异构体的数量。
当一个化合物中有n个手性中心且各个手性中心均是不对称的，那么该化合物的对映异构体数量为2^n。
二、手性化合物手性化合物具有重要的生物活性和光学活性，对人体和环境有着重要的影响。
以下是一些常见的手性化合物和它们的应用：1. 丙氨酸：丙氨酸是一种α-氨基酸，它是生物体内合成蛋白质所必需的。
丙氨酸具有手性中心，存在左旋体（L-丙氨酸）和右旋体（D-丙氨酸）。
它们在构型上相似，但在生物活性上却有很大差别。
2. 扑热息痛：扑热息痛是一种常见的退烧镇痛药。
它的左旋体（S-扑热息痛）具有镇痛和退烧的作用，而右旋体（R-扑热息痛）则没有这种作用。
这也是为什么在合成和制药过程中要求生产单一对映异构体的原因之一。
3. 手性催化剂：手性催化剂是一类广泛应用于有机合成领域的手性化合物。
它们能够在催化反应中选择性地促使某个位点的反应，从而获得高产率和高对映选择性的产物。
手性催化剂对于药物合成和农业化学品的合成具有重要的意义。
三、总结立体化学基础概念与手性化合物是有机化学中的重要内容。
有机化学第三章立体化学基础
H
HO
CHO
C H2O H
R
H
HO
CHO
C H2O H
结论：当最小基团处于竖键位置时，其余三个基 团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反 之，构型为S。
判断基团大小的依据是我们已经熟悉的顺 序规则
OH
COOH
COOH
COOH
CH HOOC CH3
(S)-
CH
CH3
OH
(S)-
C H
HO CH3 (R)-
Cl
Cl
H
H
-
H
（二） 判别手性分子的依据
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。
至于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， 只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是 少数。
∴既无对称面也没有对称中心的，一般 判定为是手性分子。
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。
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
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“α”表示。
COOH
H CH3CH2 COOH
CH3
COOH H CH2CH3
CH3
CH3 H COOH
CH2CH3
S
S
S
S
试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对 映关系的有哪几个？
第三章 立体化学基础
平面偏振光
N icol prism
普通光
3、旋光仪和比旋光度（specific rotation) 旋光度（observed rotation）： 旋光活性物质使偏振光振动平面 旋转的角度， 旋转的角度，用“α ”表示 。
使偏振光振动平面向右旋转称右旋 （dextrorotatory)，用“ + ”表示； dextrorotatory)， ”表示 表示； 使偏振光振动平面向左旋转称左旋 （levorotatory)， 用左“ - ”表示。 levorotatory)， 用左“ 表示。 比旋光度（specific rotation)：在一定温 rotation)： 度和波长（通常为钠光灯，波长为589 度和波长（通常为钠光灯，波长为589 nm）条件下，样品管长度为 1dm，样 nm）条件下， 1dm， 时测得的旋光度。 品浓度为 1g/ml 时测得的旋光度。是一 物理常数. 物理常数.
（2）含两个不同手性碳的化合物
CH3
﹡
CH
CH
﹡
COOH
NH2 OH
R S R S
R S S R
COOH H NH2 HO H CH3 [α]D25 = +28 COOH H2N H HO H CH3
[α]D25 = +9
CO O H H2N H H OH CH3 [α]D25 = -28 CO O H H NH2 H OH CH3 [α]D25 = -9
3.79 3.79 3.79
C
OH
熔点/℃ 熔点/℃ (＋)-乳酸 (－)-乳酸 (±)-乳酸 53 53 18
比旋光度( 比旋光度(水) +3.82° +3.82° -3.82° 3.82° 0° 0°
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
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Cl
CH3
H
H
CH3
CH3
H
CH3
Cl
COOH
CH3
H
Cl = H
Cl
CH3
OH
CH3
CH3
COOH
OH
COOH
H
Cl
CH3
OH
CH3
H Cl
CH3
CH3 COOH
OH
H CH3
COOH Cl
OH CH3
CH3
H
Cl
CH3
COOH
OH
五、构型的命名
1、相对构型与D、L命名
人为选定一个简单化合物为标准，并假 定它的构型，其它旋光性化合物用联系 法确定构型，其构型为相对构型。
1 CHO
甘
D
油 H 2 OH
醛
3 CH2OH
CHO
L
HO
H
CH2OH
D、L命名时，费歇尔投影式的写法： 碳链竖向排列，氧化态高者在上方， 低者在下方。
H3C
CH3
H3CBiblioteka cistrans CH3
顺反异构
（可分离，不能通过键旋转相互转化）
对映异构（旋光异构）
COOH
COOH
C CH3H OH
C
HO
CH3
H
镜像
F
F
H
Br
Cl
Br
H
Cl
基 相本 同相 的同 物的 理化 性学 质性
质
实物和其镜像不能重叠
左旋体
CH2OH
Cl2CHCOHN H
合
H OH
霉
Cl Cl
NH2
Cl
NH2
H
NHCH3
C
CH3 Ph
Ph H
Ph
NHCH3
NHCH3
HH
CH3
CH3
Ph
CH3
CH3
H
Ph
NHCH3
NHCH3
H
CH3
H
3
HO 2
H
OH CH3
H OH H3C
OH H CH3
CH3
2
HO
H
3
H
OH
CH3
2
HO
H
3
H
OH
CH3
CH3
横前竖后
Fischer （费歇尔）投影式中各基团 的相互位置必须遵守下列规则：
棱镜（检偏镜）旋转的角度叫旋光度，用α 表 示。
二、旋光度与比旋光度
t
[α]λ =
α
C.L
C为浓度，单位：g / ml
L为管长，单位：dm
三、旋光性与化学结构的关系
CH3
C2H5
H C OH H C* OH
无 旋
CH3
光 性
COOH
有
CH3 旋
光
COOH 性
H C H H C* OH
CH3
CH3
致盲
HO
NH2
HO
COOH
(-)-L-DOPA 治疗帕金森氏病
HO
NH2
HO
COOH
(+)-D-DOPA 在体内集聚，不能被代谢
Thalidomide(反应停) —— 镇静和止吐药物
O
O
O HN
N OO
右旋体 (R)型, 有效。
N OO
O NH
左旋 (S)型，致畸形
第一部分 ： 旋光异构（对映异构） 一、偏振光与旋光性
COOH
交换一次
HO
H
H
COOH OH
CH2OH 对映异构体
CH2OH
交换一次 对映异构体
同一化合物
COOH
H
CH2OH
OH
3、费歇尔投影式与纽曼投影式的转换
CH3
H
Cl =
H Cl
CH3
Cl
CH3
H
H
CH3
Cl
CH3
2
H
Cl
H
Cl
H
CH3
H
Cl Cl
3
H
Cl H
Cl
CH3
CH3
CH3CH3
Cl H Cl
Cl
CC
Cl H H
Cl
Cl
C
H
CH3
H
Cl
2、对称中心
H
H
Cl
F
F
Cl
H
H
H
H
H
H
F
Cl
Cl
F
180o
Cl
F
F
Cl
H
H
与镜像重合
H
H
四、旋光异构体的表示方法 1、立体图式（伞形）
NHCH3
C
CH3
H
Cl
COOH
C
HO
CH3
H
CH3
H
3
HO 2
H
OH CH3
CH3 COOH
H
H
HO CH3
2、Fischer （费歇尔）投影式 横前竖后
① 投影式不离开纸平面旋转180°， 构型不变。（不能翻转）
② 投影式不离开纸平面旋转90°, 变为对映体。
③ 同一手性碳上任何两个原子或基团 经偶数次交换，构型不变。
COOH
180°
CH2OH
HO
H
H
OH
CH2OH 同一化合物
COOH
COOH
90°
OH
HO
H
HOH2C
COOH
CH2OH
H
对映异构体
CH3
H HO
C2H5
CH3
H HO
CH2Cl
CH3
H HO
CH2Cl
CH3 H C OH
C2H5
CH3 H C OH
CH2Cl CH2Cl HO C H CH3
CH3
H
OH
C2H5
CH3
H
OH
CH2Cl
CH2Cl
OH
H
CH3
COOH
COOH
H
OH
C
H
OH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
C H
H
NH2
CH3C* HC* HCH3 Cl Cl
CH3C* HOHCOOH 手性分子
COOH
COOH
C*
CH3H OH
C*
HO
CH3
H
[α]= -3.8°
[α]= +3.8°
对映异构体或旋光异构体
对映异构体：互为镜像不能重合
外消旋体：等量对映体混合在一起
对称因素：有对称面或对称中心的 无旋光性。
1、对称面：
Chapter 3 Stereochemistry
立体化学
立体化学(Stereochemistry):
以三维空间研究分子结构和性质的科学
立体异构
构象异构 构型异构
H
HH
H
H
H
H
H
HH
HH
不可分离
通过键旋转可互相转化
构型异构
顺反异构 对映异构（旋光异构、光学异构）
H H3C
H
H3C
CH3
H
H CH3
光源
普通光 尼柯尔棱镜 偏振光
旋光仪基本构造
有旋光性
0
α
。
-90
。
+90
。
180
钠
起
盛
检目
光
偏
液
偏视
灯
镜
管
镜镜
使偏振光的振动平面旋转的现象叫 旋光现象。
有旋光现象的物质为旋光性物质。 棱镜（检偏镜）旋转的方向代表旋光物质 的 旋光方向。右旋的为右旋物质，左旋的为 左右旋旋用物（质+。）或 “d” 表示（dextro-rotatory） 左旋用（-）或 “l” 表示（levo-rotatory）
CH3 N
O
O
Ph n-Bu
O
O
n-Bu Ph
麻醉剂
致痉挛
巴比妥酸衍生物
（ R，R，） （+）乙胺丁醇 抗结核药
右旋体 CH2CH3
CH2OH
HOCH2 C NHCH2CH2HN C CH2CH3
H
H
H
H
HOCH2 C NHCH2CH2HN C CH2CH3
左旋体 CH2CH3
CH2OH
（ S，S，）（ ）乙胺丁醇
无 旋
H
光H
性
COOH CH CH COOH
COOH
有手
H C H 旋性
H
C*
OH
光 性
分 子
COOH
手性碳原子 （chiral carbon atom）：*
不对称碳原子（asymmetric ~）：*
手性中心 (chiral center)：*
F
H
Br
Cl
F
Br
H
Cl
F H C Br
Cl
手性碳 —— 手性分子的特征
＋
素
右旋体
CH2OH H NHCOCHCl2 HO H
NO2
药效： 有活性 氯霉素
NO2
无活性
药效：左旋体 > 右旋体 8~135倍
氟 嗪 酸 CH3 N
O
F
COOH
N
N
O
CH3
H2N O