有机化学-第四章对映异够共64页
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COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
二者互为实物与镜像的关系，且不能完全重合
乳酸的对映异构体
[]D20= +3.8o(水) []D20= -3.8o(水)
三、分子的对称性
有机化合物是否具有旋光性，取决于物 质本身的结构，要判断某一物质分子是 否具有手性，主要是判断该分子有无对 称性。
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
W
W
C
X
Y
Z
C
Y
X
Z
凡是含有一个手性碳原子的分子都具有手性， 是手性分子。含有两种不同的构型，为对映异构体 （简称为对映体）。
对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一 个是右旋的。所以对映异构体又称为旋光异构体。
例：
乳酸是一种具有旋光性的羟基酸，从动物肌肉中
左右手互为镜像
•一个物体若与自身镜像不能重合，具有手性。
2.手性分子：具有手性的分子（存在对 映异构）称为手性分子。
有机物分子中，SP3杂化的碳在连有四个不同基 团时，可在空间出现两种不同的排列方式，而形 成不同的四面体空间构型。这两种构型互为实物 与镜像（左右手关系）且不能完全重合的特性。
•在立体化学中，不能与镜像重合的分子叫手性分子， •而能重合的叫非手性分子。 (Chiral molecule)
(+) 葡 萄 糖 在 动 物 代 谢
旋 光 性 物 质
左旋体(-)
(+)、 (-) 跟生理过程 有关系
中能起独特的作用，具 有营养价值，但(-)葡萄 糖则不能被动物代谢。 左旋氯霉素有抗菌作用， 其对映体则无疗效。合
右旋体(+)
成的葡萄糖多聚物右旋 糖酐是血浆代用品，用
于大出血和外伤休克时
输液急救。
5.旋光度:使偏振光的振动面偏转的角度称为旋光度，
用α表示。旋光方向：右旋（+）、 左旋（-）.
旋光仪(Polarimeter)
影响旋光 度的因素
溶液浓度 样品管长度 光的波长 测定温度（通常20℃） 溶剂（通常用水）
为了便于比较，化学家引入了比旋光 度的概念。
6.比旋光度：
当溶液质量浓度为1g·ml-1，旋光管长度为1dm，
3.对映异构体：呈实物与镜像关系，但彼此不能
重叠的异构体。(Enantiomers) 镜子
左右手的对映关系
4.手性碳原子：连有四个不同原子或基团的
碳原子称为手性碳原子，用C*表示。
——在有机化合物分子中，手性分子大都 含有手性碳原子，在结构式中通常用*标出 手性碳原子。
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
沙漠胡杨
4.1 旋光异构的基本概念 一、平面偏振光与比旋光度
பைடு நூலகம்光源
光束先进方向
光波是电磁波，它的振动方向与 其前进方向垂直
1、平面偏振光（polarized light)
平面偏振光
普通光
Nicol prism
只在一个平面上振动的光叫平面偏振 光或偏振光。
尼克尔(Nicol)棱镜
偏振光的形成
偏振光的旋转
• “D”代表钠光波长.因钠光波长589nm相当于太阳 光谱中的D线.
若被测得物质是纯液体,则按下式换算:
l
式中: --液体的密度(g/cm3).
二、对映异构体与手性分子
1. 手性(chirality)：互为实物与镜像关系,彼此又不能
重叠的特征,称为手性（或称手征性）
左手和右手不能重合
2.旋光性：能够使平面偏振光的振动面旋
转的性质称为旋光性(optical activity)。
3.旋光性物质：具有旋光性的物质
4.左旋体和右旋体： 旋转的方向即为物质的旋光方向，一般用符
号“+”或“d”表示右旋；用符号“-”或 “l”表示左旋。
手性分子具有旋光性。
一对对映体旋光度相等，旋光方向相反。
提取的乳酸和由糖发酵得到的乳酸具有相同的结
构式，即：
CH3-C* H-COOH
OH
其化学性质亦相同，仅对平面偏振光的旋光性能 不同。
肌肉乳酸 m.p =26 ℃ 1D53.8 右旋乳酸
糖发酵乳酸 m.p =26 ℃ 1D53.8 左旋乳酸
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
1、对称面（σ） :
设想分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜 象的两半，这个平面就是对称面。
有对称面的分子不具手性，也无旋光性
2.对称中心（i）
若分子中有一点P，分子中的任一原子或基
团与该点的连线延长等距离后，可遇到相同 的原子或基团，则点P称为分子的对称中心
（用i表示）。
有对称中心的分子 没有手性。
1.投影的原则： Fischer投影式是将与C*相连的
四个不同基团中的两个处于水平方向，面朝前， 指向观察者；另外两个基团处于垂直方向，朝后， 然后向纸面投影，得到一个“十”字型投影式。
测定时的温度为t℃，光源波长为D（钠光的D线589
nm）时所测物质的旋光度。
比旋光度的表示方法
t
通常将测定时的温度和偏正光的波长标出: 溶剂对比旋光度也有影响,所以也要注明溶剂. 例: 在20℃时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的
比旋光度为右旋52.5°,记为:
2 D0 5.5 2(水 )
3.对称轴
分子中有一条假想的直线，分子以此直 线为轴旋转360o/n后所得到的分子形象 与原来的分子相同，此直线就称为n重对 称轴。具有对称轴的分子可能有手性， 也可能没有手性，不能作为手性分子的 判据。
注意：
a. 分子中没有对称面或对称中心，是不对称的， 则分子必有手性，必有旋光性。
手性是分子（而不是手性碳）具有旋光性和 对映异构现象的充分必要条件。
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
同分异构
位置异构 (如:丁醇/仲丁醇)
isomerism
构型异构
顺反(Z/E)异构
立体异构 configurational 对映(非对映)异构
Stereo构象异构
conformational
生活中的对映体--镜象
b.含有一个C*的化合物必然具有旋光性，存在对映 异构体；但含多个C*的化合物不一定是旋光性物质。
必须指出，手性碳原子是使分子产生旋光性的原 因之一，但具有C*的分子不一定有旋光性，而有 旋光性的分子也不一定有C* ，判断有无旋光性的 主要依据是对称因素。
四、对映体的表示方法--Fischer投影式
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
二者互为实物与镜像的关系，且不能完全重合
乳酸的对映异构体
[]D20= +3.8o(水) []D20= -3.8o(水)
三、分子的对称性
有机化合物是否具有旋光性，取决于物 质本身的结构，要判断某一物质分子是 否具有手性，主要是判断该分子有无对 称性。
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
W
W
C
X
Y
Z
C
Y
X
Z
凡是含有一个手性碳原子的分子都具有手性， 是手性分子。含有两种不同的构型，为对映异构体 （简称为对映体）。
对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一 个是右旋的。所以对映异构体又称为旋光异构体。
例：
乳酸是一种具有旋光性的羟基酸，从动物肌肉中
左右手互为镜像
•一个物体若与自身镜像不能重合，具有手性。
2.手性分子：具有手性的分子（存在对 映异构）称为手性分子。
有机物分子中，SP3杂化的碳在连有四个不同基 团时，可在空间出现两种不同的排列方式，而形 成不同的四面体空间构型。这两种构型互为实物 与镜像（左右手关系）且不能完全重合的特性。
•在立体化学中，不能与镜像重合的分子叫手性分子， •而能重合的叫非手性分子。 (Chiral molecule)
(+) 葡 萄 糖 在 动 物 代 谢
旋 光 性 物 质
左旋体(-)
(+)、 (-) 跟生理过程 有关系
中能起独特的作用，具 有营养价值，但(-)葡萄 糖则不能被动物代谢。 左旋氯霉素有抗菌作用， 其对映体则无疗效。合
右旋体(+)
成的葡萄糖多聚物右旋 糖酐是血浆代用品，用
于大出血和外伤休克时
输液急救。
5.旋光度:使偏振光的振动面偏转的角度称为旋光度，
用α表示。旋光方向：右旋（+）、 左旋（-）.
旋光仪(Polarimeter)
影响旋光 度的因素
溶液浓度 样品管长度 光的波长 测定温度（通常20℃） 溶剂（通常用水）
为了便于比较，化学家引入了比旋光 度的概念。
6.比旋光度：
当溶液质量浓度为1g·ml-1，旋光管长度为1dm，
3.对映异构体：呈实物与镜像关系，但彼此不能
重叠的异构体。(Enantiomers) 镜子
左右手的对映关系
4.手性碳原子：连有四个不同原子或基团的
碳原子称为手性碳原子，用C*表示。
——在有机化合物分子中，手性分子大都 含有手性碳原子，在结构式中通常用*标出 手性碳原子。
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
沙漠胡杨
4.1 旋光异构的基本概念 一、平面偏振光与比旋光度
பைடு நூலகம்光源
光束先进方向
光波是电磁波，它的振动方向与 其前进方向垂直
1、平面偏振光（polarized light)
平面偏振光
普通光
Nicol prism
只在一个平面上振动的光叫平面偏振 光或偏振光。
尼克尔(Nicol)棱镜
偏振光的形成
偏振光的旋转
• “D”代表钠光波长.因钠光波长589nm相当于太阳 光谱中的D线.
若被测得物质是纯液体,则按下式换算:
l
式中: --液体的密度(g/cm3).
二、对映异构体与手性分子
1. 手性(chirality)：互为实物与镜像关系,彼此又不能
重叠的特征,称为手性（或称手征性）
左手和右手不能重合
2.旋光性：能够使平面偏振光的振动面旋
转的性质称为旋光性(optical activity)。
3.旋光性物质：具有旋光性的物质
4.左旋体和右旋体： 旋转的方向即为物质的旋光方向，一般用符
号“+”或“d”表示右旋；用符号“-”或 “l”表示左旋。
手性分子具有旋光性。
一对对映体旋光度相等，旋光方向相反。
提取的乳酸和由糖发酵得到的乳酸具有相同的结
构式，即：
CH3-C* H-COOH
OH
其化学性质亦相同，仅对平面偏振光的旋光性能 不同。
肌肉乳酸 m.p =26 ℃ 1D53.8 右旋乳酸
糖发酵乳酸 m.p =26 ℃ 1D53.8 左旋乳酸
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
1、对称面（σ） :
设想分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜 象的两半，这个平面就是对称面。
有对称面的分子不具手性，也无旋光性
2.对称中心（i）
若分子中有一点P，分子中的任一原子或基
团与该点的连线延长等距离后，可遇到相同 的原子或基团，则点P称为分子的对称中心
（用i表示）。
有对称中心的分子 没有手性。
1.投影的原则： Fischer投影式是将与C*相连的
四个不同基团中的两个处于水平方向，面朝前， 指向观察者；另外两个基团处于垂直方向，朝后， 然后向纸面投影，得到一个“十”字型投影式。
测定时的温度为t℃，光源波长为D（钠光的D线589
nm）时所测物质的旋光度。
比旋光度的表示方法
t
通常将测定时的温度和偏正光的波长标出: 溶剂对比旋光度也有影响,所以也要注明溶剂. 例: 在20℃时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的
比旋光度为右旋52.5°,记为:
2 D0 5.5 2(水 )
3.对称轴
分子中有一条假想的直线，分子以此直 线为轴旋转360o/n后所得到的分子形象 与原来的分子相同，此直线就称为n重对 称轴。具有对称轴的分子可能有手性， 也可能没有手性，不能作为手性分子的 判据。
注意：
a. 分子中没有对称面或对称中心，是不对称的， 则分子必有手性，必有旋光性。
手性是分子（而不是手性碳）具有旋光性和 对映异构现象的充分必要条件。
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
同分异构
位置异构 (如:丁醇/仲丁醇)
isomerism
构型异构
顺反(Z/E)异构
立体异构 configurational 对映(非对映)异构
Stereo构象异构
conformational
生活中的对映体--镜象
b.含有一个C*的化合物必然具有旋光性，存在对映 异构体；但含多个C*的化合物不一定是旋光性物质。
必须指出，手性碳原子是使分子产生旋光性的原 因之一，但具有C*的分子不一定有旋光性，而有 旋光性的分子也不一定有C* ，判断有无旋光性的 主要依据是对称因素。
四、对映体的表示方法--Fischer投影式