第6章立体化学精品教育文档

使偏振光向左旋称为左旋体；用“－”表示；向 右 旋的称为右旋体；用 “+”表示。
因此对映异构体也叫旋光异构体。
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（1）偏振光 尼克尔棱镜
普通光线
平面偏振光
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只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称 偏振光或偏光。
能使平面偏振光振动平面旋转的物质，称为旋光 性物质，也叫光学活性物质）； 反之为非光活性物质。
第6章 手性分子
物质与其镜象不能叠合的特性称为手性或手征性。
手性现象在自然界普遍存在，如生物碱、氨基酸、 蛋白质、核酸、萜类化合物和糖类化合物等天然产物 中大多都具有手性特征，人工合成的药物也与手性现 象密切相关。
因此研究手性分子对阐明天然产物的结构，指导 有机合成，研究有机化合物结构与生理活性的关系有 着重要意义。
t
[α ]= λ
α l× c
[α]表示比旋光度； α旋光仪中读到的旋光度； l 盛液管的长度；（dm） C 溶液的浓度；（g/ml）
若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要 把公式中的 C 换成液体的密度d 即可。
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比旋光度是旋光性物质的物理常数，与入射光 的波长、温度有关。 常将[α]写作[α] t λ葡萄糖：[α]D20 ℃ = + 52.5°
构象异构：
在不断开键的情况下，仅仅通过分子内σ键旋转的 角度不同而产生的异构，构象异构的最大特点是异构 体之间可以相互转化。
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6.1.1 手性与手性分子 手性现象在分子结构中普遍存在
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CH3
2-丁醇
C
HO
H
CH2CH3
CH3
C
H
OH
CH2CH3
COOH
乳酸
OH
HH CH3
COOH
CH3 OH
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6.1.2 旋光性与对映异构 1、对映异构体
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（2）旋光度和比旋光度 旋光性物质使平面偏振光旋转的角度称为旋光度，
用α表示。
α
介质
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①旋光度的测量（用旋光仪进行测量）
盛液管 偏振光 起偏镜
检偏镜
光源
光传播方向
随测定时所用溶液的浓度（c)、盛液管的长度(l)、 温度(t)、光波(λ )以及溶剂的性质等而改变。 15
②比旋光度
当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为1分 米时，所测物质的旋光度即为比旋光度。
分子是否具有手性
分子本身 的对称性
分子结构的不对称性是存在对映异构的充分必要条件
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1、对称面
若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与 镜像的关系，则此平面是分子的对称面。用σ表示。
Cl
Cl
C C
Cl
H
Cl
H
H
H
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2、对称中心
若分子中有一点，从分子中的任一原子或基团出发，
向该点引一直线，若在距该点等距离处，有一相同的原 子或基团，这点是对称中心，用i表示。
构造异构： 具有相同的分子式，因分子中各原子连接的次序和 方式不同而产生的异构。它不反映原子在分子结构中的 空间相对位置。
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构型异构：
具有相同的分子式，相同的原子连接的次序，不同 的空间排列方式而产生的异构。构型异构体是“刚性” 结构，异构体之间不能随意转化。即不同构型之间的 转化要经过断键和再成键的过程。
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手性碳 —— 手性分子的特征
F HC
Cl
F
连有四个不同基团的碳原子
手性碳(chiral carbon) 手性中心 (Chiral center)
Br
手性碳标记
**
CH3CHCHCH3 Cl Cl
H C* C l Br
**
CH3CHCHCH2CH3
Cl Cl
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凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都 具有手性，是手性分子。
如果一个化合物的分子与其镜象不能叠合，必然 存在着一个与其镜象相应的化合物，二者相互对映， 却不能叠合，这种互为实物和镜象对映关系的异构体 称为对映异构体，简称对映体。
对映异构体的性质差异就表现为旋光性的不同
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*
CH3CH(OH)COOH COOH
乳酸 COOH
OH
HH CH3
CH3 OH
互为实物和镜象是一对对映异构体
投影规则： ①手性碳放在纸面上， ②伸向纸面前方的键放在横键上，伸向纸面后方的
键放在竖键上； ③主链竖着写，命名时编号小的碳在最上方。 （横键朝前，竖键朝后，十字交叉点代表手性碳）
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注： （1）不能任意调换两基团的位置，调换一次，构型
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长瓣兜兰 花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，右侧是左
旋，左侧是右旋。 ——《科学》2019,Vol.54, No.55
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6.1 手性分子和对映异构
碳链异构 构造异构 官能团异构
官能团位置异构
同
分
互变异构
异
构
构象异构
立体异构
顺反异构
构型异构
对映异构
旋光异构 非对映异构3
分子结构三要素：构造、构型、构象。
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小结：
手性(Chirality) ： 一个物体若与其镜像不能重合，称这个物体具
有手性；也叫手征性。
不能与自身镜像重合的分子称为手性分子 （chiral molecules ）。由手性分子引起的异构称
为对映异构。
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2、 对映异构体的旋光活性 对映体——互为实物与镜象关系的立体异构体
对映异构体结构差别很小，因此具有相同熔点、 沸点、密度、折光率、在非手溶剂中的溶解度以及光 谱性质），但它们对偏振光的作用不同。
Cl
CH3
HH
i
CH3
HH Cl
只要分子有对称面或对称中心，该分子就无手性。
反之就为手性分子。手性分子具有旋光性。
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小结： 分子是否具有手性取决于其本身的对称性。
凡是分子中具有对称面和对称中心的分子一般为非 手性分子；反之分子具有手性。
手性分子存在一对对映异构体。 手性分子具有旋光性。
注意： 要把一种构型转变成它的对映异构体，必 须断裂分子中的化学键，然后对调两个基团的位置。
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6.2 对映异构体的书写与构型标记 6.2.1 构型的表示方法
锯架式，透视式，Newman，Fischer投影式
球棒模型
COOH
H
OH
C H3Βιβλιοθήκη 透视式（或伞形式）COOH
C
OH
H
C H3
透视式
“楔前虚后实平面” 24
锯架式：
H H
Cl
CH3
Br CH3
Newman式：
Br
H
Cl
H
H
CH3
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费歇尔（Fischer）投影式
所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。 因此在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称， 例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光 度为： = +3.79 (乙醇，5%)。
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6.1.3 对称因素与手性判断
为什么乳酸分子具有手性？
COOH
H
OH
COOH
H
OH
C H3
CH3
连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子 （或手性中心）用C*表示。