有机化学对映异构PPT课件
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有机化学 第八章 对映异构(1)ppt课件
入射光方向
左旋
右旋
aa
●特点：
结构：镜影与实物关系 内能：内能相同。 物理化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有区别。 旋光能力相同，旋光方向相反。
26
一、平面偏振光和旋光性
3. 旋光物质
COOH
C
H
CH 3
OH
(S)-(+)-乳酸
mp 53oC [a]1D5＝ +3.82
pKa=3.79(25oC)
11
1. 手性(Chial )
(2)手性分子(chiral molecule)：不能与 镜像重合的分子(或具有手性的分子)。
(3)对映异构体(enantiomers)：互为镜 像又不能重叠的异构体。
乳酸(2-羟基丙酸)
＊
＊
DNA双螺旋结构 (右手性)
12
1. 手性(Chial )
(4)手性碳(不对称碳) (chiral center) ：饱和碳原子上连有互 不相同的四个原子或原子团，用*表示。
（-）-多巴 抗柏金森病
O H
35
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
1. 对映体 (2) 生理生化活性：不同
36
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
2. 外消旋体
等量的右旋体和左旋体的混合物，用(±)表示。 外消旋体无旋光性; 外消旋体与纯对映体（右旋体或左旋体）除旋光性不同
31
8.3 含有一个手性碳原子化合物的对映异构现象
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
1. 对映体 (1) 理化性质 顺反异构体：物理性质和化学性质是不同的。 对映异构体
左旋
右旋
aa
●特点：
结构：镜影与实物关系 内能：内能相同。 物理化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有区别。 旋光能力相同，旋光方向相反。
26
一、平面偏振光和旋光性
3. 旋光物质
COOH
C
H
CH 3
OH
(S)-(+)-乳酸
mp 53oC [a]1D5＝ +3.82
pKa=3.79(25oC)
11
1. 手性(Chial )
(2)手性分子(chiral molecule)：不能与 镜像重合的分子(或具有手性的分子)。
(3)对映异构体(enantiomers)：互为镜 像又不能重叠的异构体。
乳酸(2-羟基丙酸)
＊
＊
DNA双螺旋结构 (右手性)
12
1. 手性(Chial )
(4)手性碳(不对称碳) (chiral center) ：饱和碳原子上连有互 不相同的四个原子或原子团，用*表示。
（-）-多巴 抗柏金森病
O H
35
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
1. 对映体 (2) 生理生化活性：不同
36
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
2. 外消旋体
等量的右旋体和左旋体的混合物，用(±)表示。 外消旋体无旋光性; 外消旋体与纯对映体（右旋体或左旋体）除旋光性不同
31
8.3 含有一个手性碳原子化合物的对映异构现象
一、对映体和外消旋体(Enantiomer and racemate)
1. 对映体 (1) 理化性质 顺反异构体：物理性质和化学性质是不同的。 对映异构体
对映异构
1、互为镜象,但不能相互叠合； 互为镜象,但不能相互叠合； 2、分子中有且只有一个手性碳。 分子中有且只有一个手性碳。
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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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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。
有机化学对映异构ppt课件
若被测物质是纯液体，则：
[]=
－液体的密度
l•
武汉大学医学有机化学2009
手性分子的光学活性
• 5）光学纯度 （Optical Purity) ---- A mixture of
enantiomers(对映体) in a 75:25 ratio will have an
observed rotation that is 50% of that for a single
• 就在“反应停”声名狼藉之际，早在1965年，一名 以色列医生偶然发现“反应停”对麻风结节性红斑 有很好的疗效。经过34年的慎重研究之后，1998 年，FDA批准“反应停”做为治疗麻风结节性红斑 的药物在美国上市，美国成为第一个将“反应停” 重新上市的国家。“反应停”还被发现有可能用于 治疗多种癌症。现在“反应停”已卷土重来，90％ 被用于治疗癌症病人，在美国的销售额每年约两 亿美元。活性更强且没有致畸性的“反应停”衍生 物也已被批准上市。
样3指畸形。 • 在末次月经后第46到48天内服用反应停，会导致胎儿拇指畸形。 • 除了可以导致畸胎，长期服用反应停可能还会引起外周周围神经
炎。
在我国，江苏某制药厂目前仍在生产反应停。
武汉大学医学有机化学2009
反应停命不该绝？
• 50年前草率上市、仅仅过了4年就撤回的“反应停 ” ，至今还在让现代医学蒙羞。
第五章对映异构
应用化学系
第五章 对映异构
3.1 旋光性 3.2 手性与对称性 3.3 具有一个手性碳原子化合物的对映异构 3.4 对映异构体构型标记法 3.5 具有两个和两个以上手性碳原子化合物的对映异构 3.6 含假手性碳原子化合物 3.7 环状化合物的对映异构 3.8 对映异购与构象 3.9 不含手性碳原子的化合物的对映异构 3.10 外消旋体的拆分 3.11 对映异构与生物活性
【有机化学】第三章立体结构化学【课件PPT】
H
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
对映异构-有机化学
2 3
2 3
3
3
Cl
H
4
COOH -
4
COOH
4
COOH
4
COOH
(2R,3R)
2
(2S,3S) C: C: OH Cl CHClCOOH COOH
(2R,3S) COOH CHOHCOOH
(2S,3R)
3
-7.10
(±)
+7.10
-9.30
(±)
+9.30
I 对映关系：
II
III Ⅰ与Ⅱ； Ⅲ与Ⅳ
D --- 钠光源，波长为589nm； T --- 测定温度，单位为℃ a --- 实测的旋光度； l --- 样品池的长度，单位为dm； c --- 为样品的浓度，单位为g•ml-1。
a D
T
a
lc
应用：
1、测定旋光度，可计算比旋光度，从而可鉴定未知的 旋光性物质。
2、测定已知旋光物质的旋光度，也可计算出该物质溶 液的浓度。
个立体异构体。
[a]D20= +3.8o(水)
[a]D20= -3.8o(水)
（二） 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， (1)立体结构式
COOH COOH COOH C H
3
H H COOH
O2N
COOH
HOOC
NO2
五、旋光异构体的性质差异
手性药物的旋光异构与生物活性
1）旋光异构体具有不同的生物活性强度
2) 旋光异构体具有完全相反的生物活性。
3) 旋光异构体的毒性或严重副作用
有机化学对映异构PPT课件
CH 3
(S)
H COOH COOH C3H COOH CH 3
H OH
构型改变
CH 3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(动画6)
(S)
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法 (2) (2) R/S构型标记法
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法
D／L标记法是以甘油醛的构型为标准来进行的。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
(2) 第二个手性中的产生
如果在一个旋光体分子里生成第二个手性碳原子， 生成非对映体的量是不相等的。
例如：
CH3 H Cl HH
CH3
(2S)-氯丁烷
手性环境
CH3
Cl2 H Cl Cl H
+
CH3
(2S,3S)-二氯丁烷
29%
CH3 H Cl H Cl
COOH HO H
C6H5 S－
CH3 H OH
CH＝2CH S－
注 意：
R／S标记法与D／L标记法的依据不同。
R／S法依据与＊C相连的四个原子或原子团的 大小顺序；
D／L法依据与D－甘油醛的构型是否相同。
(四)具有两个手性中心的对映异构
(S)
H COOH COOH C3H COOH CH 3
H OH
构型改变
CH 3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(动画6)
(S)
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法 (2) (2) R/S构型标记法
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法
D／L标记法是以甘油醛的构型为标准来进行的。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
(2) 第二个手性中的产生
如果在一个旋光体分子里生成第二个手性碳原子， 生成非对映体的量是不相等的。
例如：
CH3 H Cl HH
CH3
(2S)-氯丁烷
手性环境
CH3
Cl2 H Cl Cl H
+
CH3
(2S,3S)-二氯丁烷
29%
CH3 H Cl H Cl
COOH HO H
C6H5 S－
CH3 H OH
CH＝2CH S－
注 意：
R／S标记法与D／L标记法的依据不同。
R／S法依据与＊C相连的四个原子或原子团的 大小顺序；
D／L法依据与D－甘油醛的构型是否相同。
(四)具有两个手性中心的对映异构
有机化学课件-4-对映异构
（一）酒石酸的立体异构体： CO2H
酒石酸的构造式为： 其可能的立体异构体有：
CHOH CHOH CO2H
A 型
A 共3种立体异构体。
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
H C OH HO C H
HO C H
H C OH
H C OH m
H C OH
HO C H m
HO C H
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
§ 3 含一个手性碳原子化合物的对映异构
一、不对称（或手性）碳原子：
连有四个各不相同基团的碳原子称为不对称（或手性）碳原子， 用C*表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性 分子。
二、含一个手性碳原子化合物的对映异构：
含一个C*的化合物，具有两个互为实物与镜象的对映异构体；
镜子
第四章 对映异构（Enantiomerism）
立体化学是有机物的一个重要组成部分，前面，我们学习过烷 烃的各种构象，也学习过环烷烃的顺反异构，在今天的课程里， 我们将引进一种新的立体异构。
如：乳酸的构造为：CH3CHCOOH
OH
从人体运动产生的乳酸的结构是： HO
H COOH
C
CH3 H
HOOC
牛奶通过乳酸菌发酵产生的乳酸的结构是：
*左边两式不存在对称中心；
相同物质
CO2H H C OH HO C H
CO2H
CO2H HO C H
H C OH CO2H
CO2H H C OH H C OH
CO2H
（＋）－酒石酸 （－）－酒石酸 内消旋（meso－）酒石酸
(2R,3R)-(+)-酒石酸 (2S,3S)-(-)-酒石酸
《对映异构》PPT课件
C H 3
C H 3
在 纸 平 面 上
C O O H
C H 3
R
S
R
R
精选课件ppt
12
二、对映体的命名
1.次序规则 2.绝对构型R、S的判定方法 （1）透视式的判断方法
①比较4个基团大小顺序： -OH>-COOH>-CH3>H;
②将最小基团放在视线最远处;
③观察剩余3个集团由大到小排列, 顺时针为R型，逆时针为S型。
精选课件ppt
5
（4）比旋光度：在一定温度和波长（通常为钠光灯，波长
为589 nm）条件下，样品管长度为1dm，样品浓度为1g/ml
时测得的旋光度，是一物理常数。
T
D
100 l
D --- 钠光源，波长为589nm；T --- 测定温度，单位为℃； --- 实测的旋光度；l --- 样品池的长度，单位为10cm；
OH
COOH HO H
Cl H COOH
COOH H OH
H Cl COOH
COOH HO H H Cl
COOH
COOH H OH
Cl H COOH
2R3R dl- 2S3S
Ⅰ
Ⅱ
2R3S dl- 2S3R
Ⅲ
Ⅳ
对映关系： Ⅰ与Ⅱ； Ⅲ与Ⅳ
非对映关系： Ⅰ与Ⅲ、Ⅰ与精选课Ⅳ件pp、t Ⅱ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ18HH R OH
COOH (2R,4S)-
(4)
四、含有三个不相同的不对称碳原子的化合物
光活异构体数目 = 2n ; (n=不同手性碳原子数) 外消旋体数目= 2n-1
精选课件ppt
19
第四节 环状化合物的立体异构
一. 对称因素 （1）对称面：通过一个平面把分子分成互为镜像的两半。
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。
05有机化学第4版教案第五章-对映异构课件
拆分方法有化学方法、生物方法、机械方 法和结晶法，化学方法用的多一些。1848 年巴斯德拆分酒石酸钠铵的晶体时是用人 工的方法分开的。
化学方法是；外消旋体与一纯的旋光物 质作用生成非对映体，在根据非对映体的 物性差进行分离（如b.p差，在某一溶剂中 的溶解性不同等）。
§6.9亲电加成反应的立体化学
CH3
H
Cl
H
Cl
C2H5
命名为（2S，3R）-2，3-二氯戊烷
CH3CH-CHCH2CH3 2，3-二氯戊烷 Cl Cl
§6.6 环状化合物的立体异构
一、环丙烷衍生物
HOOC
COOH
COOH
A
COOH COOH
B
COOH
C
A与B，A与C为顺反异构，也是非对映异构体（顺反异构是非 对映异构的一重特殊情况），B与C为对映体
旋光性（光活性）：能使平面偏振光的振 动平面发生旋转的性质。
具有旋光性的物质叫旋光物质或叫光 活性物质。旋光物质又分左旋体和右旋体。 能使偏振光的振动平面向左旋转的物质叫 左旋体。能使偏振光的振动平面向右旋转 的物质叫右旋体。
旋光度：旋光物质使偏振光的振动 平面旋转的角度叫旋光度。用α表示。
二、旋光仪和旋光度： 1、旋光仪：用来测定物质旋光度的仪器。
第六章 对映异构
同分 异构
平面异构 立体异构
碳链异构 位置异构
官能团异构
互变异构
对映异构 构型异构
非对映异构 （包括顺反异构） 构象异构
§6.1 物质的旋光性
一、平面偏振光和旋光性
光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方 向垂直。普通光的光波在垂直于它前进方向的任 何可能的平面上振动。
晶轴
有机化学第五章对映异构
编辑ppt
13
5.1.6 对称性
有机化学中应用最多的对称要素是对称面和对称中 心。如果组成分子的所有原子在同一平面上，或者有 一个平面通过分子能够把这个分子分成互为镜像的两 半，这两种平面都是分子的对称面。
编辑ppt
14
如果任何的直线通过分子的中心，在离中心等距离 处遇到完全相同的原子，这个中心就是对称中心。例 如,1，3-二氟-2，4-二氯环丁烷具有一个对称中心：
分别是-26.5℃和 +26.5℃。
编辑ppt
39
5.4.2具有两个相同手性碳原子的对映异构
当两个手性碳原子相同时，例如酒石酸(2，3-二羟 基丁二酸)分子中有两个手性碳原子，这两个碳原子所连 接的四个原子或基团都是OH，COOH，CH(OH)COOH， H。
可以直接放人盛液管中来测定，在计算比旋光度时， 应把上面公式中的ρB改成该液体的密度ρ。。
编辑ppt
11
比旋光度是具有旋光性化合物的一种常数，例如葡
萄糖水溶液使偏振光右旋，在20℃时用钠光作光源，其
比旋光度为52.5°，可表示为[α]
20 D
=
+52.5°(水)。不用水
为溶剂时，需注明溶剂的名称。
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30
按照这个规则，也可用R，S-命名法来命名D-(+)-甘 油醛。在D-(+)-甘油醛分子中，同手性碳原子相连的四个 原 子 或 基 的 排 列 次 序 是 OH，CHO，CH2OH，H。 这 样 ， D-(+)-甘油醛是R型。同理，L-(-)-甘油醛是S型。
≡
D-(+)-甘油醛
R型
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8
5.1.5 比旋光度
有机化学第6章对映异构
I 和 III, I 和 IV, II 和 III, II 和 IV是非对映体 （diastereomers）关系
Stereoismers that are not enantiomers are diastereomers of each other. As diastereomers they have different physical properties: mp, bp, etc. Diastereomers often display different chemical reactivity.
第3章 对映异构
光学活性、立体异构、对映体、非对映体 手性中心 绝对构型（R、S） 赤式和苏式 拆分
2020/3/11
1
构造异构
骨架异构 官能团异构 官能团位置异构
异构现象 立体异构
顺反异构 构型异构
对映异构
构象异构
2020/3/11
2
一. 对映异构现象(Enantiomerisms):
( 一） 对映异构体和手性 : 1. 对映异构体 (enantiomers):如两个分子具有对映，而不能 重叠的关系，为对映异构体。
确定R, S 构型的方法：右手法则
2020/3/11
10
问题 3-3 用R/S法标示下列各化合物的构型：
Cl (1) ClCH2 CH(CH3)2
CH3
H (2) CH2=CH CH2CH3
Br
(3)
Cl
(H3C)2HC C CH2CH2OH
Br
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11
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12
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CH3
CH3
H
Br
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• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
• 分子中是否存在对称轴对分子是否具有手性没 有决定作用。
• 判断分子中有无对称面和对称中心在立体化学 中有重要意义。
(二) 具有一个手性中心的对映异构
(1) 对映体 (2) (2) 构型表示方法
(二) 具有一个手性中心的对映异构
第五章 对映异构
(一) 手性和对称性 (二) 具有一个手性中心的对映异构 (三) 构型和命名法 (四) 具有两个手性中心的对映异构 (五) 手性中心的产生 (六) 手性合成(自学) (七) 外消旋体拆分(自学) (八) 不含手性中心化合物的对映异构 (九) 对映异构在研究反应机理中的应用
第五章 对映异构
CH 3
(S)
H COOH COOH C3H COOH CH 3Fra bibliotekH OH
构型改变
CH 3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(动画6)
(S)
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法 (2) (2) R/S构型标记法
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法
D／L标记法是以甘油醛的构型为标准来进行的。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
H H3C C
COOH HH C OH 一个s
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
CH3 H3C 无对称面
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
i CH3
对称因素与分子的手性
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
(一) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
(一) 手性和对称性
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
H
实物 镜子
镜象
一般情况下，除旋光方向外，一对对映体的理化性质 基本相同。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性溶剂、手性试剂等。
(2) 构型表示方法
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法： ①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式C O O H
H
OH
COOH
H OH CH3
Fisch投 er影式
CH3
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
COOH
H OH
CH3 (b)
270。
构型改变
(动画3)
OH
COOH
HOOC CH3 H OH
H
CH3
（与(b) 不） 同 (b)
脱离纸面旋18转 0。
D／L构型是相对构型。
CHO
CHO
标准：
H OH CH2OH
HO H CH2OH
(+)-甘油醛
(-)-甘油醛
D-型
L-型
COOH H OH
CH2OH D－甘油酸
COOH H OH
CH3 D－乳酸
COOH H2N H
CH3 L－丙氨酸
COOH H2N H
CH2OH L－丝氨酸
(1) 偏光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 • 偏振光——只在一个平面上振动。
光源
起偏镜
I0
Nicol棱棱
偏振光
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
(1) 对映体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
(4) 对称性
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。
(甲) 对称轴（Cn）：
C2
C3
Cl
C2
CH3
H H3C C
C
CH3 H
HCH H
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
(乙) 对称面（σ）：
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光 度，用[α]表示。
(3) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。
手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。
例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
构型改变
(动画4)
COOH
HO H CH3
与(b) 不同
② 将手性碳上的四个基团中的任意三个轮转（顺时针或 反时针），构型不变；
OH
COOH
COOH
HOOC H = H OH = H3C H (动画5)
CH3
CH3
OH
(S)
(S)
(S)
将手性碳上的四个基团中的任意两个对调，构型改变：
H
HOOC OH
• 分子中是否存在对称轴对分子是否具有手性没 有决定作用。
• 判断分子中有无对称面和对称中心在立体化学 中有重要意义。
(二) 具有一个手性中心的对映异构
(1) 对映体 (2) (2) 构型表示方法
(二) 具有一个手性中心的对映异构
第五章 对映异构
(一) 手性和对称性 (二) 具有一个手性中心的对映异构 (三) 构型和命名法 (四) 具有两个手性中心的对映异构 (五) 手性中心的产生 (六) 手性合成(自学) (七) 外消旋体拆分(自学) (八) 不含手性中心化合物的对映异构 (九) 对映异构在研究反应机理中的应用
第五章 对映异构
CH 3
(S)
H COOH COOH C3H COOH CH 3Fra bibliotekH OH
构型改变
CH 3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(动画6)
(S)
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法 (2) (2) R/S构型标记法
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法
D／L标记法是以甘油醛的构型为标准来进行的。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
H H3C C
COOH HH C OH 一个s
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
CH3 H3C 无对称面
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
i CH3
对称因素与分子的手性
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
(一) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
(一) 手性和对称性
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
H
实物 镜子
镜象
一般情况下，除旋光方向外，一对对映体的理化性质 基本相同。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性溶剂、手性试剂等。
(2) 构型表示方法
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法： ①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式C O O H
H
OH
COOH
H OH CH3
Fisch投 er影式
CH3
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
COOH
H OH
CH3 (b)
270。
构型改变
(动画3)
OH
COOH
HOOC CH3 H OH
H
CH3
（与(b) 不） 同 (b)
脱离纸面旋18转 0。
D／L构型是相对构型。
CHO
CHO
标准：
H OH CH2OH
HO H CH2OH
(+)-甘油醛
(-)-甘油醛
D-型
L-型
COOH H OH
CH2OH D－甘油酸
COOH H OH
CH3 D－乳酸
COOH H2N H
CH3 L－丙氨酸
COOH H2N H
CH2OH L－丝氨酸
(1) 偏光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 • 偏振光——只在一个平面上振动。
光源
起偏镜
I0
Nicol棱棱
偏振光
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
(1) 对映体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
(4) 对称性
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。
(甲) 对称轴（Cn）：
C2
C3
Cl
C2
CH3
H H3C C
C
CH3 H
HCH H
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
(乙) 对称面（σ）：
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光 度，用[α]表示。
(3) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。
手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。
例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
构型改变
(动画4)
COOH
HO H CH3
与(b) 不同
② 将手性碳上的四个基团中的任意三个轮转（顺时针或 反时针），构型不变；
OH
COOH
COOH
HOOC H = H OH = H3C H (动画5)
CH3
CH3
OH
(S)
(S)
(S)
将手性碳上的四个基团中的任意两个对调，构型改变：
H
HOOC OH