第三章 对映异构

CH3
R-丙氨酸
H
HOOC
OH
CH2COOH
S-苹果酸
第六节 非对映体和内消旋体
一、非对映体 diastereomer
含两个不同*C的化合物，有4个立体异构体（2对对映体）。
**
如：2,3,4-三羟基丁醛 CH2CHCHCHO
OH OHOH
CHO
CHO
CHO
CHO
H
OH
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
HO
第一节 对映体 enantiomer
一、手性 chirality——如人的左右手互为镜像和实物的关系，彼
此又不能重合的性质。许多有机物分子都具有手性。 二、手性分子和对映体
乳酸分子中各原子或基团在空间可有两种排列方式：
CH3CHCOOH OH
手性分子
COOH
C
HO
H
CH3
COOH
C
H H3C
OH
镜子
竖线上基团向纸里伸，横线上基团向纸外伸。
COOH
H
OH
CH3 （－）-乳酸
COOH
HO
H
CH3 （+）-乳酸
*注：Fischer式平面内 旋转180º，构型不变。
练习：用Fisher式表示 2-溴丁烷一对对映体。
CH3
H
Br
CH3
Br
H
CH2CH3
CH2CH3
第五节 构型命名
一、D、L命名法——相对构型
*注：化合物构型与旋光方向无对应关系。
二、R、S命名法——绝对构型 次序法则：原子序数大小为序，大者优先。
• 比较与*C相连原子的原子序数大小；
I > Br > Cl > S > F > O > N > C >H
• 如所连第一原子相同，依次比较第二、三原子，直至
找出原子序数大的原子，即为优先基团；
R-甘油醛
CH2OH
S-甘油醛
如最小基团（H）在竖键上，
顺时针——R构型；
沿基团大中小旋转
（平面上）
逆时针——S构型。
又如：
H
HO
CH3
COOH
S-乳酸
COOH
H
OH
CH3
R-乳酸
练习：用R、S构型法命名下列化合物构型。
Br
Cl
H
CH3
H
OH
I
CH2CH3
R-氯溴碘甲烷 S-2-丁醇
COOH
H
NH2
* CH2CHCHO OH OH
甘油醛
CHO
H
OH
CH2OH
规定：*C2-OH，右侧 D-甘油醛
CHO
HO
H
CH2OH
*C2-OH，左侧 L-甘油醛
CHO
H
OH
CH2OH D-(+)-甘油醛
CHO
HO
H
CH2OH L-(-)-甘油醛
COOH
H
OH
CH3
D-(-)-乳酸
COOH
HO
H
CH3 L-(+)-乳酸
如：2-氯丙烷
CH3CHCH3 Cl
Cl
C、H、Cl成的平面—
C
—对称面
H
CH3
CH3
非手性分子
四、判断对映体的方法 观察分子的实物与其镜像能否重合。 寻找分子中是否存在对称面。 寻找分子中是否存在手性碳原子（手性中心）。
一般不存在对称面，有手性碳的分子具有对映体， 为手性分子。
练习：P48问题3-1 答案：a、b为手性分子；c、d存在对称面，非手性分子。
外消旋体：等量左旋、右旋混合物，可拆分为两个化合物。 内消旋体：一个化合物，具有对称面，不能拆分。
第七节 手性分子的生物作用
手性分子的一对对映体，在生理活性上作用有很大 差异。如治疗帕金森病的药物多巴，存在一对对映体。 只有（）-多巴有治疗作用。
由于受体多为手性化合物。手性药物中某一立体结 构只有与特定受体的立体结构有互补关系，其活性部位 才能进入受体靶位，产生应有的生理作用。
含相同*C时，对映体数目减少。
如：酒石酸 HOOC C*H C*H COOH 含两个相同*C，只有三个立体异构体。
OH OH
COOH
COOH
COOH
COOH
H
OH HO
H
H
OH
HO
H
对称面
HO
H
H
OH
H
OH
HO
H
COOH
（2R,3R-）
COOH
（2S,3S-）
COOH
COOH
meso structure （分子内两个*C构型抵消）
第二节 旋光性
一、平面偏振光 普通光线通过一个Nicol棱镜后，光波只在一个平
面上振动，简称偏振光。
Nicol棱镜
偏振光
二、旋光性 物质能使偏振面旋转的性能——optical activity。 手性分子都具有旋光性，也称旋光性物质。
三、旋光度与比旋光度 （一）旋光度 偏振面被旋光性物质所旋转的角度——旋光度，用“”表 示。
如：
CH3 <
C ( H, H, H )
CH2CH3 C ( H, H, C )
• 具有双键、叁键时，可看作连两个、三个相同原子。
O
如：
CH >
CH2OH
C ( H, O, O )
C ( H, H, O )
构型命名：如a > b > d > e ，最小基团e对着观察者（最远），
a
C
e
d
b
顺时针方向——R构型； 沿abd旋转
外消旋体——一对对映体的等量混合物，用“”或“dl” 表示。
来源： 肌肉
葡萄糖
酸牛奶
[]
20 D
(+)-乳酸 +3.8
()-乳酸 3.8
()-乳酸 0
第四节 费歇尔投影式 Fischer diagram
常用Fischer投影式来表示一对对映体的立体结构。
书写规则： “十”字交叉点代表*C；
碳链放在竖线，1号C在上端；
对映异构体
一般凡是连有4个不同的原子或基团的碳原子——手性 碳原子，用“*C”表示。
有一个*C的化合物必定是手性分子，有一对对映体 （如乳酸分子） 。对映体有相同的物理、化学性质，但两 者还有一个重要的不同性质，即对偏振光的偏振面作用不同。
三、对称面和非手性分子 对称面——分子中存在一平面可把分子切成实物和镜像两部分。
第三章 对映异构
本章重点：
▪掌握手性分子、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体概念； ▪掌握Fischer投影式、D、L和R、S构型命名法； ▪了解手性分子的生物应用。
英文词汇： enantiomerism, chirality, optical activity, enantiomer,
diastereomer, meso structure, Fischer diagram.
H
H
OH
HO
H
CH2OH
（2R,3R-）
CH2OH
（2S,3S-）
CH2OH
（2S,3R-）
CH2OH
（2R,3S-）
enantiomer
enantiomer
diastereomer——不成镜像关系的立体异构体。
若分子中含n个不同*C，立体异构体数目= 2n。
二、内消旋化合物 meso structure
方向 顺时针——右Байду номын сангаас，用“d”或“+”表示。 逆时针——左旋，用“l”或“”表示
一般一对对映体旋光性相反，即大小相等，符号相反。
（二）比旋光度
用[]t 表示，是旋光性物质的物理常数，对于鉴 D
定和判断其纯度很重要。
第三节 外消旋体
由于一对对映体相等，但旋光方向相反。因此如 等量混合后——无旋光性。
逆时针方向——S构型
如：甘油醛一对对映体
CHO
OHC
C
顺
H
OH
CH2OH
逆
C
HO
H
HOH2C
OH CHO CH2OH
R-甘油醛
S-甘油醛
简便判断规则：*按Fischer投影式，最小基团（H）在横键。
沿基团大中小旋转 逆时针——R构型；
（平面上）
顺时针——S构型。
如：
CHO
CHO
H
OH
HO
H
CH2OH
小结：
1. 手性分子、对映体、非对映体、内消旋体及外消旋体的概念。 2. Fischer投影式表示对映体构型和两种命名法（D、L和R、S）。
练习：写出下列化合物的Fischer投影式。 1. R-苹果酸 2. (2S,3S)-4-羟基-2,3-二氯丁醛
3. R-2-氯丁醛
作业：阅读Section 3 Optical isomerism全文，翻译P7第一段， P8第二段（前6行）。 P64 /6, 7, 10, 16。