物理化学第四章啊

四章对映异构

第四章

一. 手性与对映异构

二. 偏振光及旋光性的测定

三. 分子的手性与对称性

四. 含一个不对称碳原子的化合物

五. 含几个不对称碳原子的化合物

六. 碳环化合物的立体异构

异构体分类：

同分异构构造异构：分子式相同，分子中原子相互

连接的方式和次序不同。

CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3

CH3

CH3CH2OH CH3OCH3

CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3

Cl

立体异构：构造式相同，分子中原子在空间

的排列方式不同。

碳链异构

官能团异构

官能团位置异构

互变异构

CH

3

CH 3

CH 3

CH 3

环，双键的存在不能使碳碳键旋转造成的。

碳碳键旋转的结果。

分子有手性造成的。

顺反异构

对映异构

构型异构

顺反异构

构象异构

对映异构（旋光异构）CH 3

H

H

CH 3H

H

CH 3

H

H

H

H

CH 3

一. 手性与对映异构什么是手性？

手性是指实物和镜象不能叠合的一种性质。

实物和镜象关系

这种具有手性，实物和镜象不能叠合而引起的异构

就是对映异构。实物和镜象是一对对映体。

例：H

OH

CH 3CH 3CH 2

H

OH

CH 2CH 3

CH 3C

C CH 3CHCH 2CH 3

OH

乙基

羟基

C C

COOH

OH

H

CH 3HOOC

HO

CH 3H

结构特点：中间碳原子连的四个原子（基团）不同，这

个中间碳原子叫手性碳原子或不对称碳原子。

例：在生物体内，大量存在手性分子。如葡萄糖有营养指的是右旋葡萄糖。如氯霉素是一种药物，但只有一种对映异构体有疗效。

CH 3CHCOOH

OH

一对对映异构体是两种不同的化合物，它们的化学性质、物理性质无差别，差别是对偏振光有不同的反映。

一个可以把偏振光向左旋，另一个则把偏振光向右旋。

偏振光是检验手性分子的一种最常用的方法。

二. 偏振光及旋光性的测定

1.偏振光

光是一种电磁波，电场或磁场的振动方向与光前进的方向垂直。自然光是一束在各个不同平面上，垂直于光前进的方向上振动的光。

表示一束自然光朝着我们直射过来，

光波在一切可能的平面上振动。

自然光尼可尔棱镜偏光2. 旋光性的测定

12

自然光

化合物分为两类：一类是能使偏振光振动平面旋转一定角度，即有旋光性。另一类则没有旋光性。

D

比旋光度：每毫升含1克旋光物质的溶液，在10厘米

盛液管测得的旋光度。

α

=

100 α C L

C: 样品浓度。L ：盛液管长度。

±葡萄糖：外消旋体，通过分离可得左旋体和右旋体。具有手性的分子，有对映异构体，有旋光性。

α

20= + 52.6（水）

+ ：右旋--：左旋

例：表示：

三. 分子的手性与对称性

分子与其镜象是否能互相叠合决定于分子本身的对称

性。即分子的手性与分子的对称性有关。

对称元素：对称面、对称中心、对称轴。

1. 对称面（σ）

定义：若有一个平面，能将分子切成两部分，一部分

正好是另一部分的镜象，这个平面就是这个分子的对称面。

C H

Cl

Cl

H

有两个对称面：

C H

H

Cl

C Cl

可看出H-C-H 平面上下翻转180度，实物和镜象重叠。它们是一种化合物。

C H

Cl Cl

H

Cl

Cl

H

H

Cl

Cl

H

H

分子中有一个对称面。

三元环所在平面左右翻转180度，实物和镜象重叠。

结论：有对称面的分子，实物和镜象能重叠，无手性，

无对映异构体，无旋光性。C

H Cl Cl

H 3C

C H C

H

CH 3

H 3C

C H

C H

例：

1个σ

2个σ

无数个σ

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。

例：

H

H H

H Cl

F

F Cl

H

H H

H F

Cl Cl

F 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。

例：环丁烷

H

H

H

H H

H H

H P

H

H H

H H

H H

H 镜象和实物能重叠，无手性。

有对称中心