第六章 对映异构练习及答案
对映异构基础习题(附答案)
第六章对映异构1.说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体：答案：（1）（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。
（5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 下列化合物中有无手性C（用*表示手性C）（1）（2）（3）（4）答案：（1）（2）无手性碳原子（3）（4）3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：解：⑴ （手性）⑵（无手性）⑶（手性）⑷（无手性）⑸4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？答案：(1)(2) 解：A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl(3)(4)解：另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和CH3CCl2CH2Cl5. 指出下列构型式是R或S。
答案：R 型R型S型S型6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
(整理)第六章对映异构1
第六章 对映异构一、 基本内容本章从不对称物质具有旋光性的现象出发,解释了有机化学中不对称性分子产生旋光性原因。
从立体化学的角度对分子的构型进行了阐述。
介绍了各种表示构型的方法。
主要有费歇尔投影式、纽曼投影式、楔型式及锯架式。
介绍了手性的概念及如何用对称元素来判断分子有无手性及如何表示手性碳原子的方法等问题。
在此基础上,引出了对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
在前面各章的基础上强调了反应过程中的立体化学问题。
二、 重点与难点本章的重点是对所学的各种概念的理解和应用,在多做练习的基础上加深对基本内容及有关立体化学知识的理解。
包括R/S 命名法、各种表示构型的方法及相互间的转换、对称元素及其操作、反应过程中的立体化学问题及对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。
难点主要体现在对立体化学的理解上。
如表示构型的方法及相互间的转换和反应过程中的立体化学问题。
三、精选题及其解6-1 某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。
（１）取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 o C 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o ,试计算该物质的比旋光度。
（２）把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。
（３）如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。
解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示：t 为测定时的温度（一般为室温,15-30 o C ）；λ为测定时的波长（一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号Ｄ表示）,在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。
（１）将旋光度α＝+2.1o 带入上式,得（２）旋光度为α＝+2.1o ＊２＝+4.1o（３）旋光度为α＝+2.1o /２＝+1.05o１ c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1 o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )6-2 将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。
(整理)第六章 对映异构习题答案
第六章对映异构1、说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体：答案：（1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）比旋光度：通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm (10cm)长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）对应异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）非对应异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2、下列化合物中有无手性C（用*表示手性C）（1）（2）（3）（4）答案：（1）*（2）无手性碳原子（3）**（4）3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：解：分子式为C3H6DCl的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对应异构体。
（手性）：（无手性）Cl CH 2CH 3HD DH ClCH 2CH 3CH 2Cl CH 3HDDHCH 2ClCH 3CH 2D CH 3HClClHCH 2DCH 34、 ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。
从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案：(1)Cl 2CHCH 2CH 3(1) CH 3CCl 2CH 3(2) ClCH 2CHClCH 3(3) ClCH 2CH 2CH 2Cl (4)(2) 解：A 的构造式：CH 3CCl 2CH 3 B的构造式：ClCH 2CH 2CH 2Cl (3)(4)另两个无旋光性的为：CH 2ClCCl 2CH 3ClCH2ClCHCH2Cl5、指出下列构型式是R 或S 。
第六章对映异构1
？
丙酮酸还原： 无旋光性
外消旋体
左旋体和右旋体的等量混合外消旋体， 用（±）表示
乳酸的一些物理常数 名称 （+）-乳酸 （-）-乳酸 （+ -）-乳酸 熔点 26 26 18 [α ]tD +3.8o -3.8o 0o pKa 3.76 3.76 3.76
三、构型的表示方法
构型表示法
1、构型式（楔形式）
这种碳原子没有任何对称因素故叫不对称碳原子或叫手性碳原子在结构式中通常用标出手性碳原生活中的对映体1镜象沙漠胡杨生活中的对映体2镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象?在立体化学中不能与镜象叠合的分子叫手性分子而能叠合的叫非手性分子
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
2-羟基-3-氯丁二酸的物理性质
•非对映体混合在一起,可以用一般的物理方法将它们分离出来.
二、含有两个相同手性碳原子的化合物
* * 例:酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH 的立体异构 OH OH
I
II
III
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
•这四种异构体中(I)和(II)是对映体;(III)和(IV)是同一 种物质(它们可以相互叠合).
Cl
Cl
H
镜象和实物不能重叠，用旋光仪测定，一个是左 旋，另一个则是右旋，是两种化合物。
结论：对称轴不能作为分子有无手性的判据。
结论：判断一个分子有无手性，一般只要判断这个分子 有没有对称面、对称中心，若既没有对称面又没有对称 中心，那么这个分子有手性，有对映异构体，有旋光性； 若分子中有对称面或者有对称中心，则这个分子无手性。
有机化学第三版(胡宏纹)第六章 对映异构(含解答)
H H CH3
CH3 H Br H
具有对称中心 的分子不是手 性分子
总之，若物质分子在结构上既无对称中心又无对 称面，则这种分子具有手性，为手性分子
第三节
对映体的旋光性
光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直，普 通光可以在与其前进方向垂直的任何一个平面上振动
平面偏振光
仅在一个平面上振动的 光称为平面偏振光，简 称偏振光、偏光
第一节
同分异构现象回顾：
对映异构与手性
碳链异构 构造异构 同 分 异 构 立体异构 构型异构 对映异构 对映异构又称旋光异构或光学异构 官能团异构 官能团位置异构 构像异构 顺反异构
以下分子有没有异构体？有多少种异构体？
a b C d c
a b
a
b
c d
C
①
d c
b
C
②
a
C
③
d c
①≠ ② ＝ ③ 结论：有异构体，有两种异构体 两种异构体间呈什么关系？什么类型的异构？
一、丙二烯型化合物
Cl C H C C
Cl H
C上连接2个不相同的原子或原子团时，有两种构型
二、联苯型化合物
HOOC NO2
O2N COOH
HOOC COOH
O2N
COOH
HOOC
NO2
O2N
NO2
O2N Cl
Cl NO2
HOOC
Cl
Cl COOH
判断分子是否有手性应从分子的整体对称性考虑
第七节
H2SO4 丙烯酸 与上同 硫酸
2-甲基丁烯 速率、产物 与上同
[α ]D20 +3.82 -3.82 醋酸 [α ]D20 +5.756
第六章 对映异构
第六章对映异构1. 举例说明下列各名词的意义：⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对映异构体：⑷非对映异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体答案:（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mL含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对映异构体。
（4）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。
（5）一对对映体的右旋体和左旋体等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内由于含有相同的手性碳原子，并存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。
2. 判断下列化合物哪些具有手性碳原子（用*表示手性碳原子）,哪些没有手性碳原子但有手性.（1）（2）（4）（5）答案:（1）（2）无手性碳原子3.分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：⑴（手性）⑵（无手性）⑶（手性）⑷（无手性）⑸4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。
从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？答案:(1)(2) A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl(3)(4)另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和 CH3CCl2CH2Cl5. 指出下列构型式是R或S。
答案:R 型 S型S型S型6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
第六章 对映异构的习题课
两个邻二醇都是无旋光性的。将熔点为19℃的进行拆分，可以得到两个
旋光度绝对值相同，方向相反的一对对映体。 (1)试推测熔点为19℃的及熔点为32℃的邻二醇各是什么构型。
(2)用KMnO4羟基化的立体化学是怎样的？
答： (1)熔点32℃的醇为内消旋体，熔点19℃的醇为外消旋体；
H OH
H H
2 3
OH OH
CH3 (2S, 3S) 一对对映体
CH3 (2R, 3R)
CH3 (2S, 3R) 内消旋体
部分习题答案
Cl
(5)
1
Cl
1
Cl
1
H
2
H
H
H
2
Cl
2
H
Cl (1R, 2R) 一对对映体
Cl (1S, 2S)
H (1R, 2S) 内消旋体
部分习题答案
8. 画出下列化合物的构型。
(2)KMnO4羟基化的立体化学过程为：
部分习题答案
H3C H C H3C H C C H H3C H O Mn O O OH2O H H CH3 OH OH CH3
+
C H3C
KMnO4
H3C
H C
H3C
H C C O Mn O CH3 OO H2O H HO
CH3 OH H CH3
+ KMnO4
CH （1） 3CH2CHCH2CH2CH3 Br
（2） CH3CHBr
CHOH
CH3
（3）C6H5
CH(CH3)
CH(CH3)C6H5
（4）CH3CHOH （5）
CH2 CH2 CHCl CHCl
第6章 对映异构
比旋光度 (Specific Rotation)
t
B l
：旋光度 B ：质量浓度(g/ml) l ：盛液管的长度（dm）
8
：光源的波长
t ：测定时的温度
说明
•比旋光度[]：体现物质特性，可在手册中查到 •一般用钠灯(D)作光源，λ=589.3nm，t=20℃ •物质的旋光度，需要通过改变浓度或者改变盛液管长度 的方式测定两次，才能确定。 •溶液一般为稀溶液，否则测出的α值不准 •若溶剂不是水，则要在后面标出溶剂及相应浓度 右旋酒石酸： (乙醇, 5%)
25
CH3 C HO H CH2CH3 HO
CH3 C CH2CH3 H HO
CH2CH3 C H CH3
S
R
R
S
≡ ≡
A B C
≡
B
B
A
C
D
D
R
D A C
≡
A
D B
26
C
Fischer投影式中R、S的简便确定法： •若最小基团d在竖线上，则a，b，c顺时针旋转为R型， 逆时针为S型； •若最小基团d在横线上，则a，b，c顺时针旋转为S型， 逆时针为R型。 使用费歇尔投影式应注意的问题： •在纸面上转动180°或偶数倍，构型不变。
n
﹡
﹡
I
≡
II
III
IV
关系：对映体：III和IV
内消旋体：I和II
非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV
33
内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物 (有) 内消旋体无旋光性(抵消), 不能分离成光活性物质
mp
(+)-酒石酸 (-)-酒石酸 170oc 170oc
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第六章 对映异构
1. 说明下列各名词的意义：
⑴旋光性；⑵比旋光度；⑶对应异构体；⑷非对应异构体；⑸外消旋体；⑹内消旋体。
答案：
（1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。
（2）通常规定1mol 含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm ）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。
（3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。
（4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。
（5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。
（6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso 表示。
2. 下列化合物中有无手性C （用*表示手性C ）
（1）
（2）（3）（4）
答案：
（1）（2）无手性碳原子（3）（4）
3、分子式为C 3H 6DCl 所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。
答案：
⑴ （手性） ⑵ （无手性） ⑶ （手性）
⑷
（无手性）⑸
4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6C l2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。
从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。
⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案： (1)
H C *OH
C H 3C H 2C H 3
(2) A：CH3CCl2CH3 B ClCH2CH2CH2Cl
(3)
(4) 另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和CH3CCl2CH2Cl
5. 指出下列构型式是R或S。
答案：
R 型R型
S型S型
6. 画出下列各化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。
答案：
R 型 S型
（5）
7．写出下列各化合物的费歇尔投影式。
CH 3CH 2
OH
CH 3
H (1)
H 5
(2)
CH 3H CL H Br
CH 3
(3)
CH 3
OH
H
CL
CH 3
H
(4)
答案：
CH 3OH C 2H 5
H
(1)
C 2H 5CL
H
H
CH 3
H
(2)
CH3
CL
H
CH3H
Br
CH3
C2H5H
H
OH
CH3
(3)(4)
8. 画出下列化合物的构型。
答案：
（4）
9. 用费歇尔投影式画出下列化合物的构型式：
⑴(R）-2-丁醇⑵2-氯-(4S)-4-溴-(E)-2-戊烯
⑶内消旋-3，4-二硝基己烷
答案：
（1）（2）（3）
10、⑴指出下列化合物的构型是R还是S构型。
⑵在下列各构型式中那些是与上述化合物的构型相同?那些是它的对映体?
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
答案：
（1）S构型（2）(b) 与⑴相同 (c) 与⑴相同 (d) 与⑴相同 (e) 与⑴是对映体 (f) 与(1) 是对映体。
11. 将下列化合物的费歇尔投影式画成扭曼投影式(顺叠和反叠),并画出它们的对映体的相应式子。
答案：
（1）
反叠反叠重叠式重叠式
（2）
对位交叉式重叠式
12. 画出下列化合物可能有的异构体的构型。
答案：
13. 下列各队化合物那些属于对映体，非对映体，顺反异构体，构造异构体或同一化合物。
答案：
（1）非对映体（2）对映体（3）对映体（4）非对映体（5）顺反异构体
（6）非对映体（7）同一化合物（有对称面）（8）构造异构体
14. 下列化合物的构型式中那些是相同的?那些是对映体?那些是内消旋体?
答案：
Ⅰ与Ⅱ，Ⅲ与Ⅴ，Ⅳ与Ⅵ，Ⅶ与Ⅴ是相同的，Ⅰ与Ⅱ，Ⅶ与Ⅷ是内消旋体，Ⅲ与Ⅳ，Ⅴ与Ⅵ为对映体。
15. 2-丁烯与氯水反应可以得到氯醇(3-氯-2-丁醇)，顺-2-丁烯生成氯醇(I)和它的对映体，反-2-丁烯生成（II）和它的对映体，试说明氯醇形成的立体化学过程。
答案：
顺-2-丁烯与氯水反应生成氯醇(Ⅰ)和它的对映体，说明该反应是按反式进行加成的，反应通过一个环状氯钅翁离子使C-C单键的自由旋转受到阻碍，从而使OH-只能从三元环的反面进攻环上的两个C。
同时，由于OH-进攻C2,C3的机会均等。
因此得到(I)和它的对映体。
反式-2-丁烯与氯水反应生成氯醇(Ⅱ)和对映体,说明反应也是按反式加成进行的.反应时也是通过三元环氯钅翁离子,但形成的却是两个不同的环状氯钅翁离子(A)和(B),同时,OH-从A的反面进攻环上的两个C均得(Ⅱ),而丛(Б)的反面进攻环上的两个C均得Ⅱ 的对映体Ⅲ ,反应的立体化学过程如下：
16.用KMnO4与顺-2-丁烯反应，得到一个熔点为32℃的邻二醇，而与反-2-丁烯反应得到的为19℃的邻二醇。
两个邻二醇都是无旋光的，将熔点为19℃的进行拆分，可以得到两个旋光度绝对值相同，方向相反的一对对映体。
（1）试推测熔点为19℃的及熔点为32的邻二醇各是什么构型。
（2）用KMnO4羟基化的立体化学是怎样的？
答案：
（1）按题意，二种邻二醇的构型不同，但构造式相同，故熔点为19℃的邻二醇是个外消旋体，熔点为32℃的邻二醇是内消旋体，它们的构型如下：
(2)KMnO4羟基反应是一种经过五元环中间体的顺式加成过程，其立体化学过程如下：
同理：KMnO4从反-2-丁烯醇另一面与其作用则得（B）。
A与B互为对映体。