对映异构体和手性的概念分子的手性和对称因素的关系手性碳原子
手性碳原子与分子的手性
⼿性碳原⼦与分⼦的⼿性⼿性碳原⼦：当分⼦中的⼀个碳原⼦连接四个不同的原⼦或者原⼦团时，这个分⼦是不对称的，具有⼿性，这个碳原⼦称为⼿性碳原⼦：不对称碳原⼦，也称为⼿性碳原⼦。
具有⼀个⼿性碳原⼦的分⼦，称为⼿性分⼦。
很显然，⼀个⼿性分⼦⾄少有两种构型异构体，⼀个是实物，⼀个是映在镜⼦⾥的镜像，它们互为对映异构体，简称对映体。
为什么在上⾯说具有⼀个⼿性碳原⼦的分⼦，称为⼿性分⼦呢？那是不是有⼿性碳原⼦存在就⼀定是⼿性分⼦呢？是不是没有⼿性碳原⼦，这个分⼦就不是⼿性分⼦呢？现在再来看两个概念：外消旋体：外消旋体：由于两个对映体的旋光度⼤⼩相等，⽅向相反，将两个对映体等量混合所得到的溶液，其旋光能⼒相互抵消，没有旋光性，这种混合物称为外消旋体。
内消旋体：分⼦内含有不对称性的原⼦，但具有对称因素⽽使分⼦内总旋光度为零，即⽆旋光性。
通常以meso或i表⽰。
内消旋体：从上⾯的定义来看，外消旋体是混合物，内消旋体是化合物。
外消旋体成镜向对称。
内消旋体是分⼦内部有对称，导致旋光的抵消。
外消旋体在物理、化学性质⽅⾯⾮常类似，那有没有可能将其分离呢？需不需要将它们分离呢？可以关注⼀下：20世纪60年代德国⼀家制药公司开发的⼀种治疗孕妇早期不适的药物-----酞胺哌啶酮，商品名为反应停。
其中R-构型对映体构体是强⼒镇静剂，S-构型对映体是强烈的致畸剂。
可见分离外消旋体是⾮常有必要的？如何分离呢？化学拆分法，将外消旋化合物分离成两个纯的对映体称为对映体的拆分。
可以将外消旋化合物与⼀旋光性试剂反应，得到两化学拆分法，个⾮对映体，利⽤⾮对映体物理性能的差别将两个⾮对映体分开，然后将试剂除掉，即可得到纯的对映体。
物理拆分法，这种⽅法是在外消旋体的过饱和溶液中，加⼊少量的某⼀对映体的晶体，也称晶种，与晶种相同的对映体的过物理拆分法，饱和度会加⼤，从⽽优先结晶出来。
由于原外消旋体就是过饱和的溶液，晶种结晶出来时会将相同的对映体⼀同结晶出来，并可超出晶种的⼀倍。
8 立体化学
CH3 * * C 2H 5
35
OH OH
C2 H 5 * OH
2. 对映异构体构型的命名
（1） D、L命名法
CHO H OH CH2OH D-(+)-甘油醛 HO CHO
D、L与 “+、-” CH2OH 没有必然的联系
H
L-(-)-甘油醛
规定：羟基在右边为右旋，称D型，羟基在左边为 左旋，为L型。
镜像不能重叠，称对映异构现象。
对映异构体（enantiomers）：一个化合物的分
子与其镜像不能相互重合，称这两个分子为对映异构体。
13
手性：一个物体若自身与其镜像不能重叠。 手性分子(chiral molecules)： 不能与自身镜像重合的分子。 非手性分子(achiral molecules) ： 能够与自身镜像重合的分子。 手性分子是不对称分子；非手性分子 是对称分子。
CH3 HO C H
OH >
CH2CH3 >
CH3 > H
• 从次序最小的基团背后看上去
CH3 H OH Et
HO CH3 CH3 HO H CH2CH3
CH2CH3
(–)–2–丁醇
食指
H Et
中指 (R)–2–丁醇 拇指
38
• 其它三个基团由大到小为顺时针方向时 为R型；反时针时为S型
CH3 CH3CH2 OH
26
手性分子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳
原子。
有左旋和右旋两种异构体，如何表示？
1.构型的表示法：
用分子模型可清楚
地表示出手性碳原
子的构型，但不方便。
27
（1）透视式
将手性碳表示在纸面上，用实线表示纸面上的键，用虚
医用化学第13章 对映异构
CH3
相当于
COOH H OH H OH CH3
构型还可用透视式表示。透视式是按透视原理画 出的，假定手性碳原子在纸面上，楔形实线表示伸向 纸面前，虚线表示伸向纸面后，一般实线表示处于纸 面上。乳酸的对映体用透视式可以表示如下：
COOH H C OH CH3 HO H3C COOH C H
第四节
D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛
其他化合物的构型，可以通过化学反应与甘 油醛联系起来加以确定。
COOH H OH CH2OH D-(-)-甘油酸 COOH H OH CH3 D-(-)–乳酸
COOH HO H CH2OH
L-(+)-甘油酸
COOH HO H CH3
L-(+)–乳酸
D、L 表示的只是化合物的构型，并不表示其旋 光方向，而旋光方向则需通过旋光仪测定。 光学活性物质的构型与旋光方向之间没有固定关系。
二、含有两个相同手性碳原子的化合物的 对映异构
2,3-二溴丁烷分子中含有两个相同的手性碳原 子，有三种不同的构型：
CH3 Br H H Br CH3
CH3 H Br Br H CH3
Ⅱ(2S,3S)
CH3 Br H Br H CH3
CH3 H Br H Br CH3
Ⅰ(2R,3R)
Ⅲ (2R,3S)
H
H3C
3 2 1
2
COOH
1
Cl CH2CH3
H
3OHBiblioteka CH 3竖，顺，R-型
横，逆，R-型
总结： • R/S与D/L是两种构型表示方法，而且 均与“+”和“-”无关，旋光方向是 用旋光仪测出来的。 • R/S构型适用于所有的旋光异构体。
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。
对映异构
比旋光度：旋光性物质的一个物理常数。 在一定温度下，1mL含1g旋光物质的溶 液，在1dm的盛液管中，光源波长（λ） 为589nm（钠光）时，测得的旋光度即 为比旋光度。
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2020/5/11 19:28:00 23
• 在一定温度下，1mL含1g旋光物质的溶液，在 1dm的盛液管中，光源波长（λ）为589nm （钠光）时，测得的旋光度即为比旋光度。可 用下列公式计算：
COOH
COOH
H
OH
HO
H
CH3
CH3
乳酸对映体的Fischer投影式
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4.1.4 对映异构体的表示方法—Fischer投影式2020/5/113119:28:02
COOH
HO
H
COOH
OH
CH3
乳酸对映体的Fischer投影式
H CH3
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4.1.4 对映异构体的表示方法—Fischer投影式2020/5/113219:28:02
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4.1.3 对映异构体的旋光性
旋光仪原理
2020/5/11 19:27:59 21
光源
观察者 返回4.1 目录 结束
4.1.3 对映异构体的旋光性
2020/5/11 19:28:00 22
2、旋光度和比旋光度：
旋光度： 旋光性物质使偏振光的振动面旋转的角
度称为旋光度，用符号“α”表示。
设想分子中有一点，从分子的任一原子或基团
出发，向该点引一直线并延长出去，在距该点等距 离处，总会遇到相同的原子或基团，这个点就叫做 分子的对称中心。
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4.1.2 手性与分子的对称因素
有机化学基础知识点整理手性和对映体的概念
有机化学基础知识点整理手性和对映体的概念手性和对映体是有机化学中重要的概念和基础知识点。
本文将对手性和对映体进行整理和讲解，以帮助读者更好地理解和掌握这一概念。
一、手性的定义和特点在化学中，手性是指具有非对称性质的分子或化合物。
一个手性分子无法与其镜像重叠，就像我们的左右手无法完全重叠一样。
手性分子有两个重要特点：1. 非对称性：手性分子的结构中存在至少一个不对称碳原子，也称为手性碳原子。
这个碳原子上连接的四个基团必须是不同的，不能相互交换。
2. 手性中心：由于手性碳原子的存在，手性分子的结构中存在一个或多个手性中心。
手性中心是指一个原子与四个不同基团连接而成的立体中心。
二、对映体的概念和特点对映体是由手性分子通过镜面对称操作而得到的立体异构体。
对映体之间具有以下特点：1. 镜像对称：对映体的结构在三维空间中是非重叠的镜像关系，就像左右手一样。
它们有相同的分子式和结构式，但在物理性质上有着明显的差异。
2. 光学活性：对映体对平面偏振光有旋光作用，这是由于对映体的结构不对称导致的。
一种对映体可以将偏振光偏转为左旋光，而另一种对映体则将其偏转为右旋光。
三、手性和对映体的重要性手性和对映体的研究对于理解和掌握有机化学的许多领域都具有重要意义：1. 药物研发：手性药物的合成和分离是当今药物研发的重要问题之一。
对映体之间的药理活性差异可能导致一种对映体产生疗效，而另一种对映体则可能产生副作用或无效。
2. 生命科学：生物体内的很多分子都是手性的，包括氨基酸、脂肪酸、糖类等。
对映体对生物体的生物活性和代谢途径有着显著的影响。
3. 光学材料：手性分子的存在使得光学材料能够对光的偏振状态进行调节，可以应用于光学元件、液晶显示器等领域。
4. 催化剂设计：手性催化剂的使用可以提高有机反应的催化效率和选择性。
对映体的选择对于催化剂的活性和特异性具有重要影响。
四、手性和对映体的应用举例1. 左旋与右旋乳酸：乳酸是一种常见的有机酸，存在两种对映体：左旋乳酸和右旋乳酸。
06 第六章 对映体
CH2OH
（Ⅱ）
CH2OH
H F F H
H
有对称中心
镜象和实物能重叠，无手性
结论：有对称中心的分子，实物和镜象能重叠，无手
性，无对映异构体，无旋光性。
20
21
3. 对称轴 定义: 穿过分子画一直线,以它为轴旋转一定角度后,可 以获得于原来分子相同的构型,这一直线叫对称 轴.
H H H H
Cn
H H H
C4
( 360 ) 90
29
COOH H C
CH 3
COOH
OH
对映异构体：
HO
H3 C
C H
S–(+)–乳酸
（R）
注意: R、S与右旋、左旋没有一定关系。
CH3 C H OH CH2CH3 CH3CH2 OH CH3 C H
(S)–2–丁醇
(R)–2–丁醇
30
H H3C C OH CH CH2
H
OH COOH C
(S)–3–丁烯–2–醇 (S)–2–羟基苯乙酸 2. 对映异构体的表示方法 常有两种表示方法
18
2. 对称中心( i ) 定义：分子中有一点 P ，以分子任何一点与其连线，
都能在延长线上找到自己的镜象，则 P 点为
该分子的对称中心。
19
例：环丁烷
H H H H H
H H H H H H H H
P
H H
H
有对称中心
镜象和实物能重叠，无手性。
Cl
Cl H F H H F H Cl
例：
H Cl
O C OH CH3 H H H
28
O C CH3 O O C
第二较优
O C H O O H
手性碳原子和对映异构体的关系
手性碳原子和对映异构体的关系
映异构体是指具有相同的化学式，但结构不同的两种物质。
映异构体具有相反的性质，通常存在于脂肪类和某些有机化合物，比如烃类等中。
当某个化合物的分子中含有一个手性碳原子时，映异构体就会发生。
映异构体可以被看作是这种单轴手性分子的两个因素，它们可以很容易地被分离，并且以反应产物的比例不受规则影响。
单轴手性分子是指该分子中含有一个非共价手性（chiral）碳原子的不对称分子。
单轴手性分子通常具有特殊的空间结构，即该分子的有活性的二维图案所对应的空间结构具有对称性，但是可以产生L和D两种形式的映异构体。
当某一单轴手性分子受到一定的暴力的压力，两种构象之间的变换便会发生，例如极性的变换等，叫做折射。
在有机合成中，映异构体的运用十分广泛，特别是那些涉及有机反应中中间体手性转变的反应，活性不对称催化剂甚至对胆碱和苯乙醛类似结构的酯类，都需要映异构体来完成反应，这就是映异构体与单轴手性分子碳原子之间的关系。
综上所述，可以得出，映异构体可以通过包含一个单轴手性碳原子来产生，并且映异构体在有机合成的反应中占有重要的作用，所以映异构体与单轴手性碳原子间的关系是至关重要的。
第4章对映异构
但有时，有对称轴的分子也有手性。例如： 但有时，有对称轴的分子也有手性。例如：
COOH H HO OH H COOH HO H HCOO C2 H OH COOH
有手性
练习
有机化学
对称轴不是分子有无手性的判断依据。 对称轴不是分子有无手性的判断依据。
药学院化学教研室 对映异构体的旋光性 1.3 对映异构体的旋光性 偏振光和偏振面
OH H3C C
CH3CH2
练习
COOH
I
*
*
COOH
C6H5
P
H H
C
*
OH
H
H
CH3
C * OH CH3
含一个C 的分子一定是手性分子，含一个以上C 含一个 * 的分子一定是手性分子，含一个以上 * 的分子则不一定是手性分子
有机化学
1.2 手性与分子的对称因素
对称因素 对称面、对称中心) (对称面、对称中心) 有面或者有中心 无面且无中心 手性 无 有
1.对映异构的 1.对映异构的基本概念 对映异构的基本概念 对映异构体和手性分子 手性分子; 对映异构体和手性分子 手性与分子的对称因素 对称面、 对称因素: 手性与分子的对称因素:对称面、对称中心 重点 对映异构的旋光性 对映异构的旋光性 难点 旋光异构体的表示方法 透视式；费歇尔投影式; 表示方法:透视式 旋光异构体的表示方法 透视式；费歇尔投影式; 2.旋光异构体的标记：D/L构型和R/S构型 旋光异构体的标记： 重点难点 3.具有手性中心(C*)的分子 3.具有手性中心(C*)的分子 具有手性中心 一个手性碳原子化合物的旋光异构 含一个手性碳原子化合物的旋光异构 重点 两个手性碳原子（ 含两个手性碳原子（不同C ，相同C ）的旋光异构 环状化合物的旋光异构 环状化合物的旋光异构 不具有C*的手性分子 不具有 的手性分子 4.立体选择性和立体专一性 4.立体选择性和立体专一性反应 立体选择性和立体专一性反应 有机化学 5.旋光异构体与生物医学的关系 旋光异构体与生物医学的关 旋光异构体与生物医学的关系 重点
手性和对映异构体
4、对映体（enantiomers）
含一个C*的手性分子有两种不同的构型，如 前例α-丁醇，这两种构型互为镜象，叫对映异构 体。它们均具旋光性，且旋光度相等，但方向相
反，一个左旋，一个右旋。
(CH3)2CHCH
* CHCOOH
CH3
解热镇痛药布洛芬
丙氧芬
5、外消旋体（Racemic Form）
等量的左旋体和右旋体的混合物叫外 消旋体，用（±）或dl表示。
dl与d和l之间除旋光性不同外，其它 物理性质也有差异。
如（+）-乳酸mp.53°， （±）-乳酸mp.18°
A
A'
普通光源
偏振光 Nicol棱镜
能使平面偏振光发生向左或向右 旋转的性质叫物质的旋光性，具有旋 光性的物质叫旋光性物质或光学活性 物质。
2）旋光仪（The Polarimeter）
• 顺时针旋转→右旋体（+）（d）dextrorotatory • 反时针旋转→左旋体（-）（l）levorotatory
3）比旋光度（Specific Rotation）
旋光度的大小决定于：
①该物质结构 ②溶剂 ③浓度 ④盛液管长度 ⑤T ⑥入
比旋光度[α] ：盛液管的长度为1dm，溶液浓度为 1g/ml，在这一特定条件下测得的旋光度。 例如：［α］D20＝＋52.5°（水）—葡萄糖水溶液
［α］Dt＝α／l×c 或 ［α］Dt＝α／l×ρ
对称平面的分子是非手性分子。
例如：2-氯丙烷
2）对称中心（Center of symmetry） ： 假想的一点，该点两端基团相同。
例如：1,3-二氟-2,4-二氯环丁烷
Cl
F
H
有机化学基础知识点手性分子的对映异构体
有机化学基础知识点手性分子的对映异构体有机化学基础知识点：手性分子的对映异构体在有机化学中，手性分子是一个重要的概念。
手性分子指的是具有非对称碳原子（手性中心）的有机分子，这些分子存在两个镜像对称的结构，称为对映异构体。
本文将介绍手性分子的定义、性质以及对映异构体的特点和应用。
一、手性分子的定义和性质手性分子是指分子中有一个或多个碳原子与四种不同基团连接，并且这个碳原子的四个基团不重合或对称。
这样的碳原子称为手性中心。
手性分子与其对映异构体的四个基团的排列方式不同，因此两种对映异构体的物理和化学性质也会有所不同。
手性分子常见的性质包括：1. 不具有对称性。
手性分子的分子结构无法通过旋转平面、旋转轴或反射面与其对映异构体重合，也即是它们不能重合。
2. 具有旋光性。
手性分子对具有旋光性的平面偏振光有特殊的旋转效应，分为左旋和右旋两种。
左旋的手性分子使得经过它的光向左旋转，右旋的手性分子使得光向右旋转。
3. 易生成光学异构体。
手性分子与对映异构体之间的转化通常需要破坏并重建手性中心，因此手性分子在存在外界条件（例如催化剂、温度等）的情况下易生成对映异构体。
二、对映异构体的特点对映异构体指的是手性分子的两种镜像结构，它们的化学式相同但空间结构不同。
对映异构体具有以下特点：1. 相互非重叠并不可重合。
对映异构体不能通过旋转、平移或反射相互转化，它们之间的非重叠性和不可重合性使得它们在空间中是镜像对称的。
2. 具有相同的物理和化学性质。
对映异构体之间的物理性质（如沸点、熔点等）和化学性质（如反应活性、亲核性等）基本相同，只有在与其他手性分子或手性诱导剂相互作用时才会有差异。
三、对映异构体的应用对映异构体在许多化学和生物学领域中有重要的应用价值：1. 药物合成和设计。
因为手性分子与对映异构体的性质差异，对映异构体可能表现出不同的生物活性。
合理利用对映异构体可以改善药物的选择性、活性和副作用，提高药效。
2. 光学材料和液晶显示器。
有机化学中的手性分子与对映体
有机化学中的手性分子与对映体在有机化学领域中，手性分子与对映体是一个重要而复杂的话题。
手性分子是指分子具有非对称碳原子或其他手性中心，无法与其镜像重合的分子。
手性分子的对映体则是指由同一分子组成的两个镜像异构体，它们在空间结构上完全相同，但无法通过旋转或平移使其重合。
手性分子与对映体不仅在化学性质和生物活性上存在差异，而且在科学研究和工业应用中也有着广泛的应用。
手性分子与对映体的概念最早由法国化学家Pasteur在19世纪提出。
他通过研究成脱水酒石酸晶体的性质，发现晶体存在两种不同的结构，它们的镜像关系无法重合。
这一发现揭示了手性分子和对映体的存在，并为后来的研究奠定了基础。
手性分子和对映体之间的差异可以从多个方面来理解。
首先，手性分子的旋光性质是一个重要的特征。
手性分子由于对于平面偏振光的旋光方向特异性，可以分为两种光学异构体，即左旋体和右旋体。
左旋体的旋光方向为逆时针方向，表示为(-)，右旋体的旋光方向为顺时针方向，表示为(+)。
这种旋光性质可以通过光电旋光仪来测定和研究，对于鉴别和分离手性分子起到了重要的作用。
其次，手性分子和对映体在化学性质和生物活性上也有显著的差异。
由于手性分子的空间结构不对称，它们在化学反应中的反应性和立体选择性也会有所不同。
例如，药物分子通常是手性的，而其对映体可能具有完全不同的药理学效果和毒性。
这就需要在合成和应用中对手性分子进行选择和分离，以确保药物的有效性和安全性。
此外，手性分子和对映体还在药物合成、光学材料、农药和香料合成等领域具有广泛的应用。
手性药物合成是医药化学领域的重要研究方向，对于提高药物的选择性和活性至关重要。
光学材料中，手性分子常被用于制备具有特殊性质和相位的光学材料，如液晶显示屏和激光器。
农药和香料的合成中也会使用手性分子，以获得特殊的味道和效果。
在手性分子和对映体的研究中，分离和鉴别是一个关键的步骤。
目前常用的方法包括手性色谱、核磁共振和质谱等技术。
手性分子和对映体
第四节
一、乳酸的三种不同的旋光现象:
外消旋体
乳酸是人们知道的第一个旋光性化合物，它的旋光性现象有三种不同的情况： 右旋乳酸 从肌肉组织中分离出的乳酸 左旋乳酸 葡萄糖发酵产生的乳酸 无旋光性乳酸 一般化学合成的乳酸 二、外消旋体的定义:
一对对映体的等量混合物称为外消旋体。
外消旋体符号: ±
三、外消旋体的物理性质:
二、手性分子和对映体
a和b 两个立体结 构式之间有何种关 系？它们代表相同 的分子？还是代表 不同的分子？
乳酸分子的两个立体结构式的球棍模型
由球棍模型可知，乳酸分子a和b的关系正如人的 左右手的关系：互为镜像又不能重合。因此a和b 代表不同的分子，均具有手性。 a和b互为对映异 构体，简称对映体（enantiomers).
第二：寻找有无对称面。有对称面，它就不存在对映体，为非手性 分子。
第三：寻找手性碳原子(或手性中心)。只要有一个手性碳原子，就是 手性分子，有一对对映体（两个以上C﹡有例外）。
第二节 费歇尔投影式
★费歇尔投影式 ：是指将一个三维（立体）手性
分子模型作 如下规定:与手性碳横向相连的基团朝向纸平面的前方； 竖向相连的基团朝向纸平面的后方；手性碳处于纸平面上。 将其投影,所得平面投影式称为费歇尔投影式。
光的振动方向与前进方向垂直，普通光是在无数个垂直于前进方向的平 面内振动。当普通光通过一个偏振的透镜或尼科尔棱镜时，一部分光就 被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。 这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。简称偏振光。
二、旋光性
偏振光的振动面化学上习惯称为偏振面。
当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被 旋转了一个角度。这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性 (optical activity)。 手性化合物都具有旋光性。
有机化学第6章手性分析
2019/12/4
17
分析烯烃的亲电加成（与Br2）
HH H3C CH3
Br2 CCl4
Br H
CH3
H H3C
Br
+
H3C H Br
Br
CHH3
(2R, 3R)-2,3-Dibromobutane (2S, 3S)-2,3-Dibromobutane
H CH3 H3C H
Br2
Br H CH3 +
CH3
Enantiomers Br
H
H Cl
CH3
H3C
Cl H
Br H 2 3CH3
(2s,3s)-2-Bromo-3-chlorobutane Diastereomers (2R,3R)-2-Bromo-3-chlorobutane
Cl H CH3
H3C
HBr
CH3
CH3
H Br Enantiomers Br
COOH OH OH
H
(3) CH3
(4)
H
H
Cl Cl
CH3
H
H
Cl 和 H
Cl
H
C2H5
C2H5
CH3
OH H
和
OH
H
CH3
CH3 CH3
OH OH
2019/12/4
19
环状化合物的立体异构
顺反异构 对映异构
CH3 H3C R
S
CH3
R
R c2 CH3
CH3
S
c2 S CH3
2019/12/4
第6章 手性分析
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
有机分子的手性与对映异构体
有机分子的手性与对映异构体有机分子的手性是指分子的非对称性，也就是分子上存在着镜像对称的两个异构体。
这两个异构体称为对映异构体。
手性分子的存在对于化学和生物领域有着重要的意义。
本文将从手性的定义、对映异构体的形成机制、手性与生物活性的关系等方面进行探讨。
一、手性的定义在化学中，手性是指分子或离子不能与其镜像相重合的性质。
这意味着手性分子具有非对称性，不能通过旋转或平移相互转化。
手性分子中镜像对称的异构体称为对映异构体，它们的物理和化学性质在绝大多数情况下是完全相同的，但在与手性体系作用时可能表现出差异。
二、对映异构体的形成机制对映异构体的形成与手性中心密切相关。
手性中心是指一个原子或原子团与分子中其他成员相连的方式有两个非重叠的镜像形式。
当一个分子中含有手性中心时，就可能存在对映异构体。
手性中心常见的原子有碳、磷等。
对映异构体的形成是由于手性中心的两个不同空间构型之间的非对称性所导致的。
三、手性与生物活性的关系手性分子在生物领域中具有重要的意义，这主要体现在对生物活性的影响上。
许多药物、天然产物以及生物体内的重要分子都是手性分子。
例如，左旋肾上腺素和右旋肾上腺素是对映异构体，但两者在生物活性方面有着不同的作用。
类似地，合成药物中的对映异构体也可能具有不同的治疗效果或副作用。
四、手性分离技术由于对映异构体的存在可能导致不同的生物活性，手性分离技术在化学和制药领域中具有重要的应用价值。
常用的手性分离方法包括手性合成、手性色谱、手性萃取等。
这些技术可以有效地分离手性分子，从而研究和应用手性分子的特性和活性。
五、手性的应用领域手性分子广泛应用于各个领域，包括药物研发、农药制造、食品添加剂、香料、化妆品等。
由于手性分子在生物体内的活性差异，研究和应用手性分子能够提高药物的疗效、减少不良反应，或者提升化学反应的产率和选择性。
六、发展趋势与展望随着科学技术的进步和人们对手性分子的认识不断深入，手性化合物的研究和应用领域将持续拓宽。
手性的知识点
手性是化学中一个重要的概念，指的是分子或物质的镜像不能通过旋转或平移重合，即左右对称性不相同。
手性分子在生物学、医学、化学等领域都具有重要的应用价值。
本文将逐步介绍手性的概念、性质以及相关的知识点。
第一步：手性的概念和定义手性最早是由法国化学家Pasteur在19世纪提出的。
他通过实验证明，某些有机分子的镜像体（对映异构体）具有不同的生物活性，这就是手性的现象。
手性分子是由手性中心引起的。
手性中心是指一个原子或一组原子与其他原子相连的方式，使得它们的镜像不能通过旋转或平移重合。
常见的手性中心是碳原子，因为碳原子可以形成四个不同的配位。
第二步：手性的性质手性分子有许多特殊的性质，其中最重要的是光学活性。
光学活性是指手性分子对平面偏振光的旋光性质。
根据旋光的方向，手性分子可分为右旋和左旋两种。
手性分子还具有对映异构体的性质。
对映异构体是指一个手性分子与其镜像体之间的关系。
它们具有相同的物理化学性质，但在生物活性、酶催化反应等方面可能存在差异。
第三步：手性的应用手性在生物学、医学和化学等领域有广泛的应用。
在生物学中，许多天然产物和药物都是手性的，如葡萄糖、氨基酸等。
对于药物来说，它们的对映异构体可能具有不同的药理活性，因此手性对药物研发和药效评价至关重要。
在化学合成中，手性也是一个重要的考虑因素。
由于手性分子的对映异构体性质差异，对映选择性合成成为有机合成中的一个重要课题。
通过选择合适的手性催化剂或反应条件，可以有效地合成手性化合物。
此外，手性还在材料科学中具有重要的应用。
手性材料可以通过选择性吸收和反射特定的波长光线，具有光学活性和非线性光学性质，因此被广泛应用于液晶显示器、光学存储等领域。
结论：手性作为化学中的重要概念，具有广泛的应用和重要的科学意义。
通过对手性的研究，我们可以更好地理解分子的结构和性质，进一步推动科学的发展。
在生物学、医学、化学和材料科学等领域，手性的研究和应用将为我们带来更多的新发现和应用突破。
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1．诱导结晶拆分
• 在外消旋体热饱和溶液中，加入一定量的左旋体或右旋体作
为晶种，当溶液冷却时，与晶种相同的异构体便优先析出。 滤出结晶后，另一种旋光异构体在滤液中相对较多，在加热 条件下再加入一定量的外消旋体至饱和，当溶液冷却时，另 一种异构体优先析出。如此反复操作，就可以把一对对映体
完全分开。
第九节 制备单一手性化合物的方法
一、由天然产物提取
• 手性化合物可以从天然植物、动物、微生物等中分离提取，
该方法原料来源丰富，价廉易得，生产过程相对简单，产品 光学纯度较高。
二、外消旋体的拆分
• 一个非手性化合物在非手性环境中引入第一个手性中心时，
通常都得到外消旋体，然后用物理或化学方法将外消旋体的 一对对映体拆分成两种纯净的旋光体，这一过程为外消旋体
第七章 立体化学基础
要点导航
1． 掌握同分异构体的分类、 分子模型的三种表示方法以及它 们之间的相互转换、对映异构体和手性的概念、分子的手性和 对称因素的关系、手性碳原子的概念及对映体的构型标记、外 （内）消旋体和非对映异构体的概念、苏型和赤型的概念、脂 环化合物的立体异构。
要点导航
2．熟悉对映体和非对映体的理化性质、不含手性碳原子化 合物的对映异构。 3．了解平面偏振光和比旋光度有关概念、对映体过量百分 率和光学纯度的概念、旋光异构与生理活性的关系、制备 单一手性化合物的方法、有机反应历程中的立体化学。
4．色谱分离
• 如果被分离的物质与固定相的吸附作用有差别，或与
流动相的溶剂化作用有差别，则几种物质可以利用色 谱的方法进行分离。色谱分离对映异构体可分为直接
分离法和间接分离法。
三、不对称合成
• 不对称合成泛指一类反应由于手性反应物、试剂、催化剂以
及物理因素（如偏振光）等造成的手性环境，反应物的前手 性部位在反应后变为手性部位时形成的立体异构体不等量， 或在已有的手性部位上一对立体异构体以不同速率反应，从 而形成一对立体异构体不等院于2001年 10月10日宣布，将2001年诺贝 尔化学奖奖金的一半授予美国
科学家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治，以表彰他们在 “ 手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予 美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他在 “ 手性催化氧化反
应”领域所取得的成就。
举例
• 反式异构体称为富马酸，它是动植物体中的基本代谢中间 体；顺式异构体称为马来酸，但它是有毒的，对组织具有 刺激作用。
目录
第一节 同分异构体的分类 第二节 分子模型的表示方法 第三节 平面偏振光和比旋光度 第四节 分子的手性和对称因素的关系 第五节 含一个手性碳原子化合物的构型
目录
第六节 含两个手性碳原子化合物的对映异构 第七节 脂环化合物的立体异构简介 第八节 不含手性碳原子化合物的对映异构 第九节 制备单一手性化合物的方法 第十节 立体化学在研究反应历程中的作用
2．化学拆分
3．生物拆分
• 某些微生物或酶对于对映体中的一种异构体有选择性
的分解作用，利用它们的这种性质可以从外消旋体中 把一种对映异构体拆分出来。例如酶法拆分外消旋苯 基甘氨酸：先把外消旋苯基甘氨酸用醋酐乙酰化，然 后用氨肽酶水解，只有L-N-乙酰化苯基甘氨酸被水解 生成L-苯基甘氨酸，D-构型的酰胺不变；分离后，将 D-N-乙酰化苯基甘氨酸酸性水解，得D-苯基甘氨酸。
立体化学简介
❖ 立体化学（stereochemistry）是研究分子的立体结构、反 应的立体性及其相关规律和应用的科学。
❖ 立体化学的任务是研究分子中原子或基团在空间的排列状 况，及其对分子理化性质、生物效应等的影响。
❖ 药物结构中基团在空间的不同排列方式，有可能造成互为 立体异构体的药物分子间存在巨大的生物活性差异。