第5章旋光异构
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5旋光异构
构型标定实例
OH>COOH>CH3
COOH
COOH
HO
H
HO
CH3
CH3
"H"在横向 OH/COOH/CH3顺时针 变"S": (S)-2-羟基丙酸 （S）-(+)-乳酸
H
"H"在纵向 OH/COOH/CH3逆时针 不变"R": (R)-2-羟基丙酸 （R）-(－)-乳酸
简便方法：
① 手型规则：最小基团在那一侧，就用那只手。食指代表
❖原子序数相同时，则依次比较第二个原子的原子序数， 第二个相同时，再比较第三个，依此类推。
—CH(CH3)2 > —CH2CH2CH3
❖双键或三键，当作两个或三个单键看待。
CH CH2 看作
C
CC H
CH CH2 > CH2CH3
C CH 看作
C
CC C
C CH > CH(CH3)2
❖在同等的情况下，有不饱和键的优先。
横键的基团，中指代表竖键上方的基团，拇指代表竖键下方的
基团。把手转向自己，手腕则是离自己最远的最小基团。食指、
中指、拇指所代表的基团按由大到小的顺序顺时针构型为R，
逆时针为S。
最小基团在右侧，用右手。
例：
中指
基团由大到小的顺序为：
食指
CH3 HO H
C2H5
OH—— C2H5 —— CH3 食指—— 拇指—— 中指 顺时针：构型为R。
CH3
。
旋转180
C2H5
H
OH
HO
H
C2H5
CH3
（2）若将其中一个投影式在纸平面上旋转90° （顺时针或逆时针旋转均可）后，得到的投影式和另一 投影式相同，则表示二者是一对对映体:
第5章 旋光异构
CHO [O]
H C OH
CH2OH
Ｄ－（＋）－甘油醛
COOH [H]
H C OH
COOH H C OH
CH2OH
Ｄ－（－）甘油酸
CH3
Ｄ（－）－乳酸
三、绝对构型和Ｒ、Ｓ表示法
相对构型以甘油醛为标准构型物有它的局限性，有 的旋光异构体的构型无法以甘油醛为标准来确定。
1951年后，随着X衍射技术的发展，可以直接测定对映体 结构中的原子或基团的空间排列位置，可得到它们的真实构型， 因此叫绝对构型。即Ｒ、Ｓ构型标记法。
CHO
CHO
H
C OH
H
C
OH
C H2O H
透视式
C H2O H
费歇尔投影式
费歇尔投影式规则：
1．翻转：构型改变；
2．旋转： ➢ 旋转180°及整数倍，构型不变； ➢ 旋转90°及奇数倍，构型改变；
3．基团交换： ➢ 任意两基团互换，构型改变； ➢ 三基团轮换，构型不变；
二、相对构型和Ｄ、Ｌ表示法
既无对称面，又无对称中心 有手性
【总结】
一种物质具有与镜象的不重合性，即手性，导致了旋光性。
物质的手（征）性是产生旋光性的充分和必要条 件。也就是说手性分子必然有旋光性。
有手性碳不一定具有旋光性； 有旋光性不一定具有手性碳。
二、对映体
乳酸是不对称分子，和它的镜象不能重合,组成了一组对映体
镜面
对映异构体的比旋光度数值相等，但符号相反。 对映异构体等量混合，不再显示出旋光性。称为“外消旋体” 。
质或光学活性物质。
使偏振光向右旋转的为右旋，记做＋ 向左旋转的为左旋，记做－
偏转角 旋光度
光源
Nicol
第05章_旋光异构
但是，D/L命名法只适应于和甘油醛结构 类似的其它化合物，如糖和氨基酸类。如果结 构上与甘油醛没有相似之处，用不同的原子或 基团类比，则同一种化合物可能确定为D-或 L-构型，从而引起混乱。
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。
第五章 旋光异构
第四节
旋光异构体构型的表示法
目前表示旋光异构体的方法有两种：D、L法 和R、S法。 一、D、L标记法 以甘油醛为标准：
CHO H OH
HO CHO H
CH2OH D（+）-甘油醛
CH2OH L（-）-甘油醛
CHO H HO [0] H
COOH HO CH2OH
D—(—)—甘油酸
COOH 还原 H CH3 HO
第一节
一、偏振光
物质的旋光性
通过 尼科尔棱镜 后只在一个平面内振动的光 称为平面偏振光，简称偏振光。有机化学中 常用偏振光来检验物质是否有旋光性。
旋光性：使偏振光的振动平面偏转一定角度 的性质。 具有旋光性的物质叫旋光性物质或叫光学活 性物质。
非旋光性物质
偏振光
（水、乙醇、乙醚等）
旋光性物质
偏振光
HOOC
NO2 COOH
O2N HOOC
COOH
O2N
NO2
6,6-二硝基联苯 -2,2-二甲酸
镜
CH3 C H C C
CH3 H
丙二烯
CH3 C H C C
CH3 H
下列化合 物也有旋 光性:
CH3 N C6H5 C2H5 CH2C6H5
+ Cl
-
:
P CH3 CH2C6H5 C 2H 5
第六节 某些有机反应中的立体化学
CH 3 CH COOH OH
CH3-CH2-C H-CH3 Cl
*
a
分子的手性
b
a
d c
b
d c
镜
二、 手性与对称因素的关系
一般手性分子都有旋光性，含手性分子的物质有 旋光性。但分子中有无手性碳原子并不是物质具 有手性的必要条件。
有机化学 第五章旋光异构
第五章 旋光异构
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
第五章旋光异构
COOH HO CH3H
按次序规则 OH > COOH > CH3 > H 反时针排列 S型
COOH H C OH CH3
CH3 Br H C2H5
基团顺序 Br > C2H5 > CH3 > H 顺时针排列R型
反时针排列S型
c、若最小的基团d不是处在距离我们最远的位置，则可通过任 意两个基团的两次交换，使之处于最远的位置，然后再根据 a→b→c 的走向判断其构型。
2、对称因素 物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可 从分子中有无对称因素来判断，最常见的分子对称因素有 对称面和对称中心。 （1）、对称面 假设分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜像的两 部分，该平面就是分子的对称面。
CH3 C Cl
1，1 二氯乙烷
对称面
对称面
H Cl
Cl C C H
CH3 COOH 在纸平面 180° CH3 COOH HO HH OH HO HH OH COOH CH3 3 COOH CH
（2）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另 三个基团的位置，不会改变原构型。
CH3 H OH C2H5
H
C2H5
C 2H 5
= C2H5
OH CH3
= HO
H CH
•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. 对映异构体的数目： 分子中有两个手性碳原子，最多可产生四个旋光异构体，组 成两个外消旋体。对于含n个手性碳原子的化合物，最多有2 n个旋光异构体，可组成2 n-1个外消旋体。 2、两个相同手性碳原子化合物的旋光异构
以酒石酸为例，其分子式是：HOOCCHOHCHOHCOOH。 可能有下面四种构型： COOH COOH COOH COOH
第五章旋光异构
2、 含有一个手性碳原子化合物的 旋光异构
CH3 HO C H
CH2CH3
CH3
HO H
CH2CH3
在使用投影式时，要注意投影式中基团的前后关系， 不能离开纸面翻转，也不能旋转90°，只能旋转180°及其 整数倍。
费歇尔投影式的原则口诀
1.碳原子跃然纸上，四价键交叉成碳 2.“横前竖后”是关键 3.主碳链竖排最常见，编号最小者位链
COOH
Ⅰ (2R,3R)-(－) Ⅱ (2S,3S)-(+) Ⅲ m-酒石酸
酒石酸
酒石酸
Ⅳ m-酒石酸
对映体
Ⅲ与Ⅳ粗看之下似乎也是对映体，但如果将Ⅲ沿纸面 旋转变180°，即可与Ⅳ重合，所以Ⅲ和Ⅳ实际是完全相 同的。
象Ⅲ这样，虽然有手性碳原子，但同时存在对称因素， 因而无旋光活性的化合物称为内消旋体。常用m-或meso-表 示。
3.含两个手性碳的化合物
（1）含两个不相同手性碳的化合物
※※
含两个不相同手性碳的化合 CH2－CH－CH－CHO
物应该有四种不同的空间构型。 OH OH OH 例：2,3,4-三羟基丁醛
CHO
CHO
H OH HO H H OH HO H
CH2OH （2R,3R）
CH2 OH (2S,3S)
D-(－)-赤鲜糖 L-(+)-赤鲜糖
二、旋光性与分子结构的关系
(b) 组成分子的所有原子在一个平面上，如:(E)–1,2–二氯乙烯
图5-6 分子中的对称面的示意图 (II)
二、旋光性与分子结构的关系
具有对称面的分子能与其镜像叠合，故不是手性分子， 因而没有旋光性。
图5-7 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
二、旋光性与分子结构的关系
食品10-第五章 旋光异构
一. 分子的手性和对称因素（了解）
1. 手性(Chirality) 2. 对称因素 1) 平面对称因素()
Cl C H C Cl H
实物与其镜影不能重叠的现象。
Cl C Cl H CH3
COOH H OH H OH COOH
具有平面对称因素的分子是对称分子，非手性分子。
2) 中心对称因素 (i)
S
口诀：竖顺R，横顺S
S
S
S
最小基团在上或下即竖向位置为“竖”，剩余基团从大到小排列
为顺时针方向的，就是R构型，口诀中任改两字，仍旧正确。
2. 含两个手性碳原子的分子 1) 含两个不同手性碳原子的分子
C-2: -OH > CHCOOH > COOH > H OH Cl 对映关系： Ⅰ与Ⅱ； Ⅲ与Ⅳ Cl HOOC-CH-CH-COOH C-3: Cl > COOH > CHCOOH > H * * 非对映关系： Ⅰ与Ⅲ、Ⅰ与Ⅳ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ OH
(S)-
(S)-
(R)-
基团大小顺序：OH > COOH > CH3 > H
CH3 C HO H CH2CH3 HO CH3 C CH2CH3 H HO CH2CH3 C H CH3
S
R
R
4) Fischer投影式
COOH C H3C H OH HO COOH C CH3 H
手性碳 (后) COOH (前)HO CH3 (后) H(前)
(旋光异构)
镜像与手性的概念
• 一个物体若与自身镜像不能叠合,叫具有手性.
例: 乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH) 的立体结构：
乳酸的分子模型图
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手性(chirality)：互为镜像与 实物关系，彼此又不能重合的 现象 Chiral is derived from the Greek word cheiros, meaning “hand”.
5
2.手性分子和对映异构体
Mirror
手性分子
(chiral molecule) ： 不能与其镜像 重叠的分子
判断一个化合物分子是否具有手性， 可以通 过分析分子内是否存在对称性因素：不存在 对称性因素的分子为手性分子，反之则为非 手性分子
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（1）对称面
H
H
CC
Cl
Cl
有对称面的分子
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有对称面的分子 与它的镜像能重 合，因此没有对 映异构现象称为 非手性分子 (achiral molecule)
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2 比旋光度 [a]t
a
t
[a]t = l c
specific rotation
例： CH2NHCH(CH3)2
HO H CH2O
at : 实验观察到的旋光度 l : 样品管长度（dm, 分米） c : 样品浓度（g / cm3）(纯液 体可用密度g. cm-3) t :测定时的温度(C) : 波长(通常是钠光D-线波长589nm)
F
H
Br
Cl
F
Br
H
Cl
手性分子
不能重合
F
转180°
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Cl
Br
H
6
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互为镜像的一对乳酸分子
Mirror
COOH
COOH
C HO
H
CH3
C
H
OH
CH3
对映异构体：具有相同分子构造的两个异构体，互
为实物与镜像关系，且不能完全重合，互称为对映异
构体, 简称对映体.
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第三节 外消旋体
外消旋体：一对对映体的等量混合物
例：
Br2
CH3CH2CH2CH3
hv
CH3
CH3
Br
H +H
Br
C2H5
C2H5
产物无旋光性 50%
50%
±
（一对对映体对光的影响是比旋光度值相等，旋光方向相反旋光性
相互抵消——消旋）
➢外消旋体表示方式
Br
（） CH3CHCH2CH3
② 化学性质
除了与手性试剂反应外，对映体的化学性质也相同
两者在生理作用上有着显著的不同
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第二节 旋光性及其测定
一 . 平面偏振光、旋光性
光源
偏振光
普通光 起偏镜
旋光管
检偏镜
偏振光：只在一个平面上振动的光称为平面偏振光
(plane-polarized light) 旋光性：物质能使偏振面旋转的性能 (optical activity)。手性化合物都具有旋光性
()2溴丁烷
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各种乳酸的物理性质
名称 (+)-乳酸
熔点C [a]D20 25.8 +3.8°
pKa (25 º)
3.76
溶解度
(-)-乳酸 25.8 -3.8° 3.76
()-乳酸 18
0° 3.76
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第四节 化合物的旋光性（手性）与结构的关系
1 分析分子的结构特征：
HH
（可以相互转变
interchangeable）
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H
H
H3C
H
H3C
CH3
H
CH3
H3C
CH3 H3C
cis
trans CH3
构型异构体（顺反异构） （不能相互转变）
2
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3
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第一节 基本概念介绍
1.手(征)性 (Chirality )
Right hand Left hand
21
（3）对称轴
通过分子作一直线，以这条直线为轴将分子旋转360°/n 角度。若旋转后分子相对于旋转前的形象完全重复，则这条 直线为该分子的n重对称轴，用Cn表示。表示分子绕轴旋转 360°中分子恢复的次数。
Cl
Cl
H
H
Cl
H
H
Cl
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22
2 有无手性碳原子（仅含一个手性碳原子）
[解] 实测样品的比旋光度为+6.76，其纯对映体的比 旋光度为+ 13.52
百分光学纯度 =
+ 6.76 100% 50% + 13.52
2-丁醇样品是(+)-2-丁醇和()-2-丁醇(不是(+)-异构体和(-)-异构 体)各50%；在50%的()-2-丁醇中，(+)-和(-)-异构体各占一半即25%， 因此样品中(+)-2-丁醇和(-) -2-丁醇的百分含量分别为75%和25%
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二. 旋光度与比旋光度
1 旋光度（α）
旋光物质使偏振 面转动的角度
入射光方向
左旋
右旋
aa
左旋和右旋
➢右旋(dextrorotatory)：使偏振光向顺时针方向偏转，表示为(+) ➢左旋(levorotatory) ：使偏振光向逆时针方向偏转，表示为(–)
(+)和()仅表示旋光方向不同，不表示旋光度数值的大小
第五章 旋光异构
构造 同 异构 分 异 构 现 象 立体
异构
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碳链异构 位置异构 官能团异构 互变异构
构型异构
顺反异构
构象异构 对映异构
1
(Stereochemistry) —从三维空间揭示分子的结构与性质、功能
立体异构：原子或基团空
间排列或取向不同
H
HH
H
H
H
H
H
HH
构象异构体
F H C Br
பைடு நூலகம்
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8
两个互为镜像关系 又不能相互重叠的 乳酸分子
COOH C
HO CH3
H (a)
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COOH
C H
CH3
(b)
OH
9
一对对映体性质的异同
物理性质相同： ♦ 有相同的熔点 ♦ 相同的沸点 ♦ 相同的溶解度(在水和其它普通的非手性溶剂)等 ♦ 两者对偏振光的偏振面的作用不同
[a]21D = +10.6o (EtOH, c1.02)
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(+)普萘洛尔（-受体阻滞剂）
13
光学纯度百分率%OP
or e. e. %
α α
t
D样品100% t
D纯品
例:光学纯的S-(+)-2-丁醇的比旋光度为+13.52；光学纯的R-
(-)-2-丁醇的比旋光度为-13.52.有一2-丁醇样品，测知其比旋光度 为+6.76 计算该样品百分光学纯度为多少？
COOH
C
H
H
CH3
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丙酸分子的对称面 19
非手性分子：与镜像能够完全重合
镜子
F
F
H
Cl
Cl
Cl
非手性分子
两者互相 重合
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F
H
Cl
Cl
H Cl
20
（2）对称中心(center of symmetry)
F H
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Cl
H H
Cl
有对称中心的分子
H F
手性(chirality)：互为镜像与 实物关系，彼此又不能重合的 现象 Chiral is derived from the Greek word cheiros, meaning “hand”.
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2.手性分子和对映异构体
Mirror
手性分子
(chiral molecule) ： 不能与其镜像 重叠的分子
判断一个化合物分子是否具有手性， 可以通 过分析分子内是否存在对称性因素：不存在 对称性因素的分子为手性分子，反之则为非 手性分子
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（1）对称面
H
H
CC
Cl
Cl
有对称面的分子
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有对称面的分子 与它的镜像能重 合，因此没有对 映异构现象称为 非手性分子 (achiral molecule)
2020/11/19
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2 比旋光度 [a]t
a
t
[a]t = l c
specific rotation
例： CH2NHCH(CH3)2
HO H CH2O
at : 实验观察到的旋光度 l : 样品管长度（dm, 分米） c : 样品浓度（g / cm3）(纯液 体可用密度g. cm-3) t :测定时的温度(C) : 波长(通常是钠光D-线波长589nm)
F
H
Br
Cl
F
Br
H
Cl
手性分子
不能重合
F
转180°
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Cl
Br
H
6
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互为镜像的一对乳酸分子
Mirror
COOH
COOH
C HO
H
CH3
C
H
OH
CH3
对映异构体：具有相同分子构造的两个异构体，互
为实物与镜像关系，且不能完全重合，互称为对映异
构体, 简称对映体.
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第三节 外消旋体
外消旋体：一对对映体的等量混合物
例：
Br2
CH3CH2CH2CH3
hv
CH3
CH3
Br
H +H
Br
C2H5
C2H5
产物无旋光性 50%
50%
±
（一对对映体对光的影响是比旋光度值相等，旋光方向相反旋光性
相互抵消——消旋）
➢外消旋体表示方式
Br
（） CH3CHCH2CH3
② 化学性质
除了与手性试剂反应外，对映体的化学性质也相同
两者在生理作用上有着显著的不同
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第二节 旋光性及其测定
一 . 平面偏振光、旋光性
光源
偏振光
普通光 起偏镜
旋光管
检偏镜
偏振光：只在一个平面上振动的光称为平面偏振光
(plane-polarized light) 旋光性：物质能使偏振面旋转的性能 (optical activity)。手性化合物都具有旋光性
()2溴丁烷
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各种乳酸的物理性质
名称 (+)-乳酸
熔点C [a]D20 25.8 +3.8°
pKa (25 º)
3.76
溶解度
(-)-乳酸 25.8 -3.8° 3.76
()-乳酸 18
0° 3.76
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第四节 化合物的旋光性（手性）与结构的关系
1 分析分子的结构特征：
HH
（可以相互转变
interchangeable）
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H
H
H3C
H
H3C
CH3
H
CH3
H3C
CH3 H3C
cis
trans CH3
构型异构体（顺反异构） （不能相互转变）
2
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3
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第一节 基本概念介绍
1.手(征)性 (Chirality )
Right hand Left hand
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（3）对称轴
通过分子作一直线，以这条直线为轴将分子旋转360°/n 角度。若旋转后分子相对于旋转前的形象完全重复，则这条 直线为该分子的n重对称轴，用Cn表示。表示分子绕轴旋转 360°中分子恢复的次数。
Cl
Cl
H
H
Cl
H
H
Cl
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2 有无手性碳原子（仅含一个手性碳原子）
[解] 实测样品的比旋光度为+6.76，其纯对映体的比 旋光度为+ 13.52
百分光学纯度 =
+ 6.76 100% 50% + 13.52
2-丁醇样品是(+)-2-丁醇和()-2-丁醇(不是(+)-异构体和(-)-异构 体)各50%；在50%的()-2-丁醇中，(+)-和(-)-异构体各占一半即25%， 因此样品中(+)-2-丁醇和(-) -2-丁醇的百分含量分别为75%和25%
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二. 旋光度与比旋光度
1 旋光度（α）
旋光物质使偏振 面转动的角度
入射光方向
左旋
右旋
aa
左旋和右旋
➢右旋(dextrorotatory)：使偏振光向顺时针方向偏转，表示为(+) ➢左旋(levorotatory) ：使偏振光向逆时针方向偏转，表示为(–)
(+)和()仅表示旋光方向不同，不表示旋光度数值的大小
第五章 旋光异构
构造 同 异构 分 异 构 现 象 立体
异构
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碳链异构 位置异构 官能团异构 互变异构
构型异构
顺反异构
构象异构 对映异构
1
(Stereochemistry) —从三维空间揭示分子的结构与性质、功能
立体异构：原子或基团空
间排列或取向不同
H
HH
H
H
H
H
H
HH
构象异构体
F H C Br
பைடு நூலகம்
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两个互为镜像关系 又不能相互重叠的 乳酸分子
COOH C
HO CH3
H (a)
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COOH
C H
CH3
(b)
OH
9
一对对映体性质的异同
物理性质相同： ♦ 有相同的熔点 ♦ 相同的沸点 ♦ 相同的溶解度(在水和其它普通的非手性溶剂)等 ♦ 两者对偏振光的偏振面的作用不同
[a]21D = +10.6o (EtOH, c1.02)
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(+)普萘洛尔（-受体阻滞剂）
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光学纯度百分率%OP
or e. e. %
α α
t
D样品100% t
D纯品
例:光学纯的S-(+)-2-丁醇的比旋光度为+13.52；光学纯的R-
(-)-2-丁醇的比旋光度为-13.52.有一2-丁醇样品，测知其比旋光度 为+6.76 计算该样品百分光学纯度为多少？
COOH
C
H
H
CH3
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丙酸分子的对称面 19
非手性分子：与镜像能够完全重合
镜子
F
F
H
Cl
Cl
Cl
非手性分子
两者互相 重合
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F
H
Cl
Cl
H Cl
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（2）对称中心(center of symmetry)
F H
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Cl
H H
Cl
有对称中心的分子
H F