含手性轴及手性面的化合物的对映异构(D)

1、教学目的：掌握构型异构的另一种异构 -对映异构 教学重点：手性分子的识别与标记 教学安排：A3，B3 C3 一、手性分子的概念 1手性: 把左手放到镜面前，左手的镜像与右手相同。左、右手的关系是实物与镜像的关系 相对映而不重合 镜子不能重合 手性：物质与镜像相对映而不重合的性质称为手性或称为手性征。 手性分子：具有手性的分子称为手性分子或称为手性征分子。手性分子最大特征是具有旋 光性（见5节）。 非手性分子：不具有手性的分子称为非手性分子。 判断分子的手性：判断分子是否有手性，用镜子。分子与其镜像重合称为非手性分子，分 子与其镜像不重合称为手性分子。 2、分子的手性中心 qo2hico2h :

2、I: hoLh ! h-foh =|2 皿ich3 乳酸分子模型 孚L酸分子的两个模型是实物与镜像的关系， 相对映而不能重合， 即乳酸分子有手性，是手 性分子。乳酸分子的中心碳原子上连有四个不同的原子和基团（H , CH3, OH和COOH）, 具有不对称性。称为不对称碳原子或手性碳原子，用“ *表示。它是分子的不对称中心或手 性中心。 3、对映异构现象 两个乳酸的分子式相同， 分子构造也相同，但分子中原子和基团在空间排列不同， 形成 实物与镜像的关系，这种现象称为对应异构现象；具有对应异构现象的分子称为对映异构 体。在后面将会看到在手性环境中，这两个对映异构体的性质是不同的。 二、分子的对称

3、性与手性 对复杂的分子用实物与镜像能否重合判断分子是否有手性”很困难。实物与镜像不能重 合是因为分子中缺少对称因素。 与分子是否存在手性有关的对称因素主要是对称面和对称中 心。 1对称面 能把分子切成互为镜像的两半的平面，称为分子的对称面，常用（c 表示，如下图： C1 甲烷 （六个对称而） C1 三氧甲烷 （三个对称面） 甲烷有六个对称面，即通过四面体每条棱与中心碳原子的平面。 三氯甲烷CHCI3有三个对称面，即通过四面体和氢原子相连的每条棱与中心碳原子的平 面。 苯分子有七个对称面，即通过正六边形对边中点与分子平面垂直的三个平面，通过正六 边形对角与分子平面垂直的三个平面，另一个是六个碳原

4、子六个氢原子所在的分子平面。 苯 （七个对称而） 顺-1* 3-二甲基环丁烷 （二个对称面） 顺1 , 3-二甲基环丁烷有两个对称面，即通过四边形对角与四边形平面垂直的两个平面。 2、对称中心 若分子中有一点“i，”分子中任何一个原子或基团i点连线，在其延长线的相等距离处都 能遇到相同的原子或基团, i点是该分子的对称中心。如下图 H H 反-1= 3-一反-2, 3-二氯-2-丁烯 甲基环丁烷 苯、反-1，3-二甲基环丁烷和反-2, 3-二氯-2-丁烯都有对称中心。 具有对称面、对称中心的分子都是非手性分子，其与镜像能重合。 三、手性碳的构型表示与标记 手性碳的构型表示式要求能把分子中的原子

5、或基团在空间的排列清楚而简洁地表示出 来。 （b）立体投影式（c）Fi毗hr投影式 乳酸分子的构型的表示 手性碳构型表示式有二种： 球棒式：把碳原子、与碳相连的原子或基团画成球，标出化学符号，用棒表示共价键。 这种表示清楚、直观、书写麻烦。 立体透视式：手性碳放在纸面上，粗实线或楔线（一F ）连接的原子或基团 在纸面前，用虚线（）连接在纸面后的原子或基团，用细实线（ 一）连接在纸面上的原 子与基团。这种表示清楚、直观、书写麻烦。 费歇尔投影式： 立体透视式Fischer投影式 以手性碳为中心，竖放的基团在后面横放的基团在前面，碳链在竖放位置，编号小者 在上端，然后四个基团向纸面投影，用实线表示

6、共价键，相交处为c*,c*不写出来，其余四 个基团写出来。这种表示清楚、书写也比较方便。 上述三种表示方法是等价的 四、手性碳构型的标记 手性碳构型三种表示式可用于书面表示不能用于口头表示，也不便命名。必须规定构型标 记，有两种标记方法，在命名时写在名称前。 1、D-L构型标记法 D-L （是拉丁字Dextro和Leavo的字首，D意为右” L意为左”）标记法是以甘油 醛（2,3-二羟基丙醛 CH2OHCHOHCHO ）为参考标准。 CH0 H-koH CFOH !ho H ch2oh I 0-（十）甘油醛 在费歇尔投影式中， 手性碳上的-OH在右边的（I ）规定为D型，-OH在左边的（II

7、） 是L型。 其它化合物，在保持手性碳构型不变的化学转化过程中，可由D型甘油醛转化来的化 合物就是D型的，可由L型甘油醛转化来的化合物就是L型的。 例：从D甘油醛氧化得到的甘油酸是D型，从L甘油醛氧化得到的甘油酸是L型。 因为在氧化过程中不涉及手性碳的构性。这种标记是相对的，在有机化学发展的初步应用 普遍，现在主要在糖类化合物（O章）和蛋白质（P章）还有应用。 2、R-S构型标记法 R-S标记法是广泛使用的方法。 把手性碳连接的四个原子 或基团a，b，c，d按 顺序规则”（见B3节）排列，若a b c d ,把最不优的原子或基团d远离观察者，a , b , c朝向观察者。正象司机面 向汽车方向

8、盘，a , b , c在盘上。 S构塑!R构壓 齣定R-S构裂的方捷 若a tbc是顺时针方向转，手性碳原子为R-构型，用R表示; 若a tbc是逆时针方向转，手性碳原子为S-构型，用S表示。 例：D-L标记的D、L甘油醛在R-S标记中分别为 S-构型和R-构型 ch2oh R-构型 （D-构型） CHO HOH ch2oh s-构型 (L-构型) 甘袖醛的R-S构型 注意: 1. D构型不一定是 R构型，L构性也不全是 S构型 2. D-L标记中，在化学转化过程中手性中心构型不变化，产物构型标记不变化 3. R-S构型标记中，在化学转化过程中即使手性中心构型不改变，产物构型的标记有可能改 变

9、。 如： ch?ch3ch,ch3 23hv23 H-Hci 十 Cl2 * H一一Cl 十 HC1 CH3CHaCl COOH COOH （2R,3S）-2-羟基-3-氯丁二酸 (2S,3S)-丁二酸 已明确构型的手性化合物在命名时要将（R）、（ S）或D、L放到名称前并与名称间 用半字线“”隔开。 如果分子中有多个手性碳， 要分辨判断每个手性碳的构型是 R或So命名时将手性碳位 置与R或S一起放在括号内，写到名称前面。 例： 叫 H0H H0H 叫 五、费歇尔投影式与分子构型 书写费歇尔投影式时明确规定，竖放的基团伸向纸面后方，横放的基团伸向纸面前方。 费歇尔投影式在纸面上转 180度，保持分子的构型不变化。费歇尔投影式在纸面上转 90度或270度，改变了横线与竖线的关系也就改变了原来的构型。 CH Br 转90 改变构型 CH 转 I*。二 3保持构型 Br C H 转Br TT 2 5改娈构型 （s） （R） （R） 韶