对映异构与旋光(精简)

多手性碳的旋光异构体数


一般情况下，若一个分子有n个不同的手性碳， 则其光活性异构体数为2n个。 但是，若分子中含有相同的手性碳原子，则旋 光异构体的数目就会减少，譬如酒石酸（2，3二羟基丁二酸）： 在RS的酒石酸中，两个手性碳的旋光性恰好相 反，所以整个分子没有旋光性，我们称这种有 手性碳但没有旋光性的为内消旋体。
对映异构与旋光
By NiCoLaS From MCh
对映异构的定义


互为物体与镜 像关系的立体 异构体，称为 对映异构体， 简称为对映体。 就像右面的 CHFClBr一 样：
手性

这样的一对对映 体好似人的左右 手，虽是镜面对 称，但却不能和 镜像重合。具有 这种特性的分子 即被称为手性分 子，这种性质即 为手性。
总结一下：




对映异构是由于分子自身的不对称性而引起的同 分异构现象。 互为镜像的同分异构体称为对映异构体。 由于分子自身的不对称性而引起对映异构的性质 是手性，具有手性的分子称作手性分子。 单一的对映体能够引起偏光，一对对映体能分别 引起左旋偏光和右旋偏光。 P.S：左旋肉碱的“左旋”不过是指这种生物碱是 左旋的罢了。

对映体和外消旋体的物化性质



一对纯净的对映体，其绝大多数物理性质 （熔沸点，密度，etc.）相同，化学性质相 同。 外消旋体是一对对映体等物质的量混合的 物质，没有旋光性，物理性质与纯的对映 体也有差别。 外消旋体用（±）表示。
可怕的手性及其带来的严重后果



左旋尼古丁比右旋的毒性大得多（我并不 是鼓励你们研发只含右旋尼古丁的香烟） 左旋氯霉素（一种抗生素）有疗效，而右 旋的没有。 葡萄糖只有D型的才能被人体利用，而L型 的不能。（幸亏自然界中绝大多数的葡萄 糖都是D型的）
这个甘油醛是R型的，也是 D型的（相对构型）
基团标号 最小在末 由大到小 顺Ｒ逆Ｓ

相对构型

相对构型命名方法： 人为规定右旋甘油醛为D构型（Dexcro），左 旋甘油醛为L构型（Leavo），并将其它化合物 （通常是糖类）与其比较，得出其相对构型。
关于甘油醛的小结
（这个费 歇尔投影式 有点问题， 正确的不会 把手性碳以 C的形式写 出来）


源自文库

主链碳必须在一条直线 上，氧化数高的碳原子 必须放在上面 优点：简洁，正式。 缺点：不是很直观，不 熟练的人看起来有点吃 力。 应用于多个碳原子的例 子：
D-葡萄糖
简单的判断分子是否具有手性的 方法



1.对称面 2.对称中心 3.反轴 满足以上三条之一即不为手性分子 *.对称轴不是


内消旋体用(m)表示。 若基团分布为对称的， 则实际旋光异构体的 数目为2（n-1） +2(n/2)-1.
假不对称碳原子

这是发生在奇数手性碳的分子中的奇妙现象。（2， 3，4-三羟基戊二酸）

左二C3碳没有手性，但左二是对映体；右二C3有 手性，但没有对映体，为内消旋体。 这里，像C3这种不引起异构的手性碳称为假不对 称碳原子，标记构型时用r和s.
尾声


我知道立体化学是比较难的，而立足于立 体化学的对映异构也很晦涩，但是，我想 说，这是一种令人耳目一新的同分异构， 而我也想告诉大家，不对称也是一种美。 感谢大家在这里陪我度过这段在的时光， 不管我们会不会再见，我都要向听到这里 的听众说一句：感谢你们对化学的热爱， 谢谢！！！
有时忽视手性是会出人命的！！！

多个手性中心的分子



一般情况，手性碳越多，旋光异构体的数量就越多。譬如 2，3-二氯戊烷，有两个手性碳，则有RR、SS、RS、SR 四种旋光异构体。 RR、SS互为对映体，RS、SR互为对映体。但RR(SS)与 RS(SR)没有对映关系，这种不成镜像关系的旋光异构体 称为非对映体。 非对映体之间不止旋光能力不同(不只是正负)，而且许多 物化性质的差别。
傲娇的丙二烯

这里是三种丙二烯的结 构： 由此观之，丙二烯也能 像单个碳一样挂四个基 团，也可以有旋光性。
丙二烯衍生物


若同一个碳上没有 相同的取代基，则 该化合物也有旋光 性： 如果双键被换成环， 则效果也一样：
美(keng)妙(die)的螺苯

螺苯是排了一圈的苯环，由于两端的苯环 不能在一个平面上，所以产生了同分异构：


一种治疗妊娠反应的药物名叫“沙立度 胺”，有R和S两种异构体，其中R是有效 药物，而S是一种强力致畸剂。 由于当时的药物是以外消旋体上市的，所 以导致了1.2万名畸形婴儿的出生。
第二个总结



绘制分子的立体结构的方法有很多，伞形 式和Fischer投影式是常用的两种。 有对称面、对称中心、反轴的分子均为非 手性分子。 R-S为绝对构型，D-L为相对构型，两者没 有必然的联系，与物质为左旋或右旋也没 有必然的联系。
手性碳原子与手性中心



如果一个碳原子连接 了四个不同的基团， 那么这个碳原子被称 作手性碳原子，并被 称作这个分子的手性 中心。 只有一个手性碳的分 子一定是手性分子。 把第5页的图挪过来：
绝对构型



绝对构型命名方法： 1.将手性碳上的四个基团按优先 级从高到低的顺序编号。 2.将优先级最低的基团放在离眼 睛最远的地方，其他三个基团按 从高到低的方向旋转，旋转方向 为顺时针的，手性碳为R构型； 旋转方向为逆时针的，手性碳为 S构型。 （R=rectus, S=sinister,都是拉 丁文） 还是甘油醛：
其他类别的旋光化合物


含有手性碳的单环化合 物 由于环面不能自由旋转， 因此基团被固定在环的 一面，导致异构的产生。 像右面的这些都是光活 性分子： 虽然这些分子的实际构 型并非如此，但是在判 断光活性时也可以直接 用这种平面环的构象判 断。
手性并非碳独有


一些其他VA的原子也 能形成光活性体： 这些原子也能像碳一样 形成四面体的结构，若 同时具有四个不同的取 代基，则也有异构体。

这样的螺苯类对映 体的旋光能力是惊 人的，约3800°！ 螺苯类还有很多， 限于篇幅，不能一 一介绍。

最后的总结




手性分子不一定只有一个手性碳，手性碳 越多，旋光异构越多。 手性碳的“对称性”会导致异构体数目减 少。 手性分子的中心不一定是碳原子，也可以 是别的。 丙二烯型、螺苯类是一系列特殊的、不含 手性原子的手性分子。
偏振光



具有手性的纯物质（纯对映体）具有一种特殊的 性质：能使偏振光的偏振面发生旋转。 偏振光是指只在一个平面上波动的光，如图（1）。 激光即为一种偏振光。 大部分自然界中的和人造的光都是在多个平面上 波动的，如图（2）。
左旋与右旋


装有旋光性物质（的溶液）的管子，能使射入其 中的偏振光发生顺时针或者逆时针的偏转。逆时 针偏转为左旋，顺时针偏转为右旋。一对对映体 中的一个如果是左旋体，那么另一个必定是右旋 体。 表示物质旋光的能力的物理量叫比旋光度。
如何画出分子的立体结构
1.伞形式 眼睛垂直于C-C键看，实线表示价键在纸面 上，楔形线表示价键沿纸面向外，虚线表 示价键沿纸面向里。 譬如下面的这个二氯乙烷。 直观，清晰 画楔形线有点烦~ 有点烦~有点烦~

更高大上的画法

2. Fischer 投影式 这是甘油醛： 中心十字交叉的是手性碳，水平的键突出 纸面向外，垂直的键沿纸面向里，即下图 这样：