有机4对映异构

1、会计学1有机有机4对映异构对映异构同同分分异异构构构造异构构造异构构型异构构型异构构象异构构象异构顺反顺反异构异构排列方式和次序不同。排列方式和次序不同。构造同，构造同，不同。不同。构造、构型同，构造、构型同，不同。不同。互为镜像，不能重合的两个结构式。互为镜像，不能重合的两个结构式。连接连接基团基团不对称不对称C原子原子()C=CCH3CH3HHC=CCH3CH3HH 化学性质、物理性质均相同，只有化学性质、物理性质均相同，只有不同。不同。旋光能力相同，方向相反。对映异构也叫旋光能力相同，方向相反。对映异构也叫。具。具有旋光性的物质成为有旋光性的物质成为物质。物质。CH3CHCOOHOHCH

2、3CHCH2CH3OHCH3CHCH3OHC2H5OHCH3HCC2H5HOHCCH3COOHOHCH3HCCOOHHOHCCH3？4.1 4.1 平面偏振光和旋光性平面偏振光和旋光性 v光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进的方向垂直。的方向垂直。 v在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的任何方向振动。任何方向振动。Nicol棱镜棱镜(偏振片偏振片)（1）什么叫旋光性？）什么叫旋光性？欲知欲知，先说，先说普通光普通光有无数个振动平面，振动平面与光的前有无数个振动平面，振动平面与光的

3、前进方向相垂直进方向相垂直偏振光偏振光与棱镜晶与棱镜晶轴平行的轴平行的振动平面振动平面晶轴晶轴只有一个振动平面的光只有一个振动平面的光v平面偏振光：只在一个平面上平面偏振光：只在一个平面上振动的光，振动的光，简称偏振光或偏光简称偏振光或偏光。 v旋光物质：乳酸、葡萄糖等，能使偏振光的振动平面旋光物质：乳酸、葡萄糖等，能使偏振光的振动平面旋转一定的角度。旋转一定的角度。 旋光物质旋光物质 v旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质。旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质。 v不旋光物质：水、酒精等对偏振光不发生影响。不旋光物质：水、酒精等对偏振光不发生影响。不旋光物质不旋光物质旋光性物质旋光性物质光源

4、光源起偏镜起偏镜盛液管盛液管检偏镜检偏镜观察观察目镜目镜刻度盘刻度盘不旋光物质不旋光物质（2）旋光性怎样测定？）旋光性怎样测定？旋光仪工作原理示意图旋光仪工作原理示意图旋光物质旋光物质亮亮暗暗亮亮能够体现物质特能够体现物质特性的是性的是lC ldmCgmL-1明确两明确两个问题个问题 25+2.60(水水)D例如：右旋乳酸例如：右旋乳酸+1800左旋？右旋？左旋？右旋？物质的旋光度，需要通过物质的旋光度，需要通过或者或者的方式测定的方式测定两次，才能确定。两次，才能确定。与浓度与浓度 有关有关与长度与长度 有关有关+900vWXG-4圆盘旋光仪：圆盘旋光仪：v旋光仪里装有两个旋光仪里装有两个N

5、icol棱镜，一个作起偏棱镜，固定棱镜，一个作起偏棱镜，固定不动的，另一个作检偏棱镜，和一个刻度盘相连。不动的，另一个作检偏棱镜，和一个刻度盘相连。 起偏起偏棱镜棱镜检偏检偏棱镜棱镜v旋光物质的旋光方向：旋光物质的旋光方向：v旋光物质的旋光物质的旋光度旋光度：n左旋体左旋体(-)(-)，使偏振光振动平面按反时针方向旋转。使偏振光振动平面按反时针方向旋转。n右旋体右旋体( (+) )，使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 n和溶液的浓度和溶液的浓度B 、样品管的长度、样品管的长度l、温度、温度t t、光的波长、光的波长都有关系。都有关系。 = f (B , l ,

6、 t ,)n质量浓度质量浓度B = 1g/ml的旋光物质溶液，放在的旋光物质溶液，放在l = 1dm长长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。r式中：式中：t表示温度，表示温度，表示所用光的波长。表示所用光的波长。 n若所测的旋光物质为纯液体，只要把若所测的旋光物质为纯液体，只要把B换成液体的换成液体的密度密度即可。即可。 v比旋光度比旋光度 ： t = lBtn旋光物质对平面偏振光振动平面的旋转，有左旋和右旋旋光物质对平面偏振光振动平面的旋转，有左旋和右旋两种情况。两种情况。r钠光的钠光的D线线( (黄色黄色) )，波长为，波长为589.3n

7、m。 n温度、所用光的波长、溶剂对旋光度都有影响，在表示温度、所用光的波长、溶剂对旋光度都有影响，在表示比旋光度时，都应当注明。比旋光度时，都应当注明。 n在水溶液中，温度为在水溶液中，温度为20，用钠光灯作光源，测得，用钠光灯作光源，测得：r葡萄糖的比旋光度葡萄糖的比旋光度：r果糖的比旋光度果糖的比旋光度： D20= +52.5（水） D20= -93（水）v旋光物质的旋光度随溶液的浓度及液管的长度变化而变旋光物质的旋光度随溶液的浓度及液管的长度变化而变化，而比旋光度是不变的。化，而比旋光度是不变的。 n在制糖工业中，常用测量旋光度的方法来确定糖液的浓度。在制糖工业中，常用测量旋光度的方法来

8、确定糖液的浓度。r由此可求出糖溶液的浓度：由此可求出糖溶液的浓度：r已知葡萄糖的比旋光度已知葡萄糖的比旋光度 。 D20= +52.5+3.2=1B+52.5+3.2=B+52.5=0.061g ml-1n葡萄糖水溶液放在葡萄糖水溶液放在1dm长的样品管中，在长的样品管中，在20时测得旋时测得旋光度为光度为+3.2。v乳酸的左旋体和右旋体，互为镜像但不能叠合。乳酸的左旋体和右旋体，互为镜像但不能叠合。 CH3OHCOOHHCHOOCCH3OHHCn由于不能重叠，它们必然是两种不同的分子，差异仅由于不能重叠，它们必然是两种不同的分子，差异仅在于基团在空间的排列次序不同。在于基团在空间的排列次序不

9、同。4.2 手手性性 v手性：物质分子与自己的镜像不能重合的性质，手性：物质分子与自己的镜像不能重合的性质，是分子是分子产生旋光性和对映异构现象的必要条件。产生旋光性和对映异构现象的必要条件。 v手性碳原子：连有四个不同的基团的手性碳原子：连有四个不同的基团的sp3杂化碳原子，或杂化碳原子，或称为称为不对称碳原子不对称碳原子。 乳酸乳酸 苹果酸苹果酸OHCH3 C COOHHCOOHCOOHH C HH C OH*v手性分子：具有手性的分子，有互为镜像但不能重叠的手性分子：具有手性的分子，有互为镜像但不能重叠的对映异构体存在。对映异构体存在。 n注意：具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有

10、注意：具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有手性碳原子的分子不一定不是手性分子。手性碳原子的分子不一定不是手性分子。 酒石酸酒石酸( (meso) )COOHCOOHH C OHH C OH*r下面构型的酒石酸分子能和其镜像重叠，没有手性。下面构型的酒石酸分子能和其镜像重叠，没有手性。 4.3 分子的与对称性分子的与对称性-手性分子的判断手性分子的判断 v手性分子都具有对映异构体存在。手性分子都具有对映异构体存在。 v判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是，看判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是，看这个分子能否和它的镜像重合。这个分子能否和它的镜像重合。 n使用分子模型，或画

11、出镜像分子，进行比较。使用分子模型，或画出镜像分子，进行比较。 v分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。 n分子缺少某些对称因素，有可能造成它不能和它的镜分子缺少某些对称因素，有可能造成它不能和它的镜像重合。像重合。 COOHCOOHH C OHH C OHv对称面对称面：一个平面能把分子分割成两部分，一部分正：一个平面能把分子分割成两部分，一部分正好是另一部分的镜像。好是另一部分的镜像。 对称面对称面n有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。 COOHCOOHH C OHH C OHCOOHCO

12、OHHO C HHO C H旋转旋转180 COOHCOOHH C OHH C OH相同相同ClHHClHFFH对称中心对称中心v对称中心对称中心 i：从分子中任何一个原子向：从分子中任何一个原子向i 引一条直线，引一条直线，再延长到对面等距的地方，总有一个相同的原子。再延长到对面等距的地方，总有一个相同的原子。 n有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。 ClHHClHFFHClHHClHFFHClHHClHFFH旋转旋转180 相同相同v对称轴对称轴Cn：当分子以某一直线为轴旋转：当分子以某一直线为轴旋转360/n时时，与原，与原来的分子重合

13、，这条直线称为分子的来的分子重合，这条直线称为分子的n重对称轴。重对称轴。C3n氯甲烷分子中具有一个三重对称轴氯甲烷分子中具有一个三重对称轴C3，但能和其镜像，但能和其镜像重合，没有手性。重合，没有手性。HHCCHClCHClHHCCHClCClHn1,2-二氯环丙烷分子中有一个二重对称轴二氯环丙烷分子中有一个二重对称轴C2，但不能和其，但不能和其镜像重合，有一对对映体存在。镜像重合，有一对对映体存在。 C2v有无对称轴，不能作为判断分子是否具有手性的条件。有无对称轴，不能作为判断分子是否具有手性的条件。 C2v手性分子：在结构上既无对称面，也无对称中心。手性分子：在结构上既无对称面，也无对称

14、中心。 CH3CH2CHCH2OHCH31 对映体和外消旋体对映体和外消旋体 v互为镜像的异构体称为互为镜像的异构体称为对映异构体对映异构体，简称，简称对映体对映体。 v含有一个手性碳的化合物没有对称面和对称中心，是手含有一个手性碳的化合物没有对称面和对称中心，是手性分子，性分子，存在两个旋光的对映异构体。存在两个旋光的对映异构体。*2-甲基甲基-1-丁醇丁醇4.4 4.4 含有一个不对称碳原子的化合物含有一个不对称碳原子的化合物v对映体的性质，对映体的性质，在在非手性环境非手性环境中完全相同，在中完全相同，在手性条件手性条件下下可能不同。可能不同。 v对映体的熔点、沸点、在非手性溶剂中的溶解

15、度、和非对映体的熔点、沸点、在非手性溶剂中的溶解度、和非手性试剂的反应速度等都相同。手性试剂的反应速度等都相同。 r2-甲基甲基-1-丁醇的对映体：沸点、相对密度等完全相同。丁醇的对映体：沸点、相对密度等完全相同。n原因：对映体之间是镜像关系，分子中任何两个原子之原因：对映体之间是镜像关系，分子中任何两个原子之间的距离是相同的，因此内能也是相同的。间的距离是相同的，因此内能也是相同的。 r在浓在浓H2SO4作用下脱水生成相同的烯烃，与乙酸发生酯作用下脱水生成相同的烯烃，与乙酸发生酯化反应反应速度相同等等。化反应反应速度相同等等。v对映体的旋光性、在手性溶剂中的溶解度、与手性试剂对映体的旋光性、

16、在手性溶剂中的溶解度、与手性试剂或在手性催化剂作用下的反应速度等是不同的。或在手性催化剂作用下的反应速度等是不同的。v生物体内的酶具有很高的手性，因此，对映体的生理作生物体内的酶具有很高的手性，因此，对映体的生理作用有很大差别。用有很大差别。 n氯霉素的左旋体有疗效，它的对映体则无抗菌作用。氯霉素的左旋体有疗效，它的对映体则无抗菌作用。n左旋香芹酮与右旋香芹酮的香气不同。左旋香芹酮与右旋香芹酮的香气不同。n左旋尼古丁的毒性比右旋尼古丁大得多。左旋尼古丁的毒性比右旋尼古丁大得多。 n对映体在生物体内的代谢速率也不一样，青霉菌在酒石对映体在生物体内的代谢速率也不一样，青霉菌在酒石酸培养液中生长，右

17、旋酒石酸被消耗掉。酸培养液中生长，右旋酒石酸被消耗掉。n外消旋体中对映体对偏振光的作用互相抵消，因此没有外消旋体中对映体对偏振光的作用互相抵消，因此没有旋光性。旋光性。n化学性质基本相同，对映体各自保持自己的生理活性。化学性质基本相同，对映体各自保持自己的生理活性。 v对映体的等量混合物叫做对映体的等量混合物叫做外消旋体外消旋体，用，用( () )表示。表示。 n外消旋体和左旋体、右旋体相比，物理性质有所改变。外消旋体和左旋体、右旋体相比，物理性质有所改变。v外消旋体物理性质改变的原因：外消旋体物理性质改变的原因：r此时熔点多高于纯旋光体，溶解度多低于纯旋光体。此时熔点多高于纯旋光体，溶解度多

18、低于纯旋光体。 n当左旋体和右旋体互相之间有较大的亲和力时，两种分当左旋体和右旋体互相之间有较大的亲和力时，两种分子有可能在晶胞中配对。子有可能在晶胞中配对。r此时熔点常低于纯旋光体，溶解度常高于纯旋光体。此时熔点常低于纯旋光体，溶解度常高于纯旋光体。 n当纯旋光体之间的亲和力大于对映体当纯旋光体之间的亲和力大于对映体之间之间的亲和力时，的亲和力时，左旋体和右旋体有可能分别形成晶体。左旋体和右旋体有可能分别形成晶体。r此时熔点、溶解度和纯旋光体比较接近。此时熔点、溶解度和纯旋光体比较接近。 n当一个旋光体对构型相同和构型相反的分子亲和力接近时当一个旋光体对构型相同和构型相反的分子亲和力接近时，

19、两种构型的分子排列是混乱的。，两种构型的分子排列是混乱的。6.2.2 对称因素对称因素 (1) 对称面对称面 () 有两种对称面有两种对称面:(a)一个平面把分子分成一个平面把分子分成两部分，而一部分恰好是另一部分的镜像。两部分，而一部分恰好是另一部分的镜像。 例如：例如：2氯丙烷氯丙烷图图6.5 分子中的对称面的示意图分子中的对称面的示意图 (I)(b) 组成分子的所有原子都在一个平面上组成分子的所有原子都在一个平面上 例如例如: (E)1,2二氯乙烯二氯乙烯图图6.6 分子中的对称面的示意图分子中的对称面的示意图 (II)(2) 对称中心对称中心(i) 任何的直线通过分子的中心，在距中心任

20、何的直线通过分子的中心，在距中心等距离处遇到相同的原子。例如：等距离处遇到相同的原子。例如：反反1,3二氟二氟反反2,4二氯环丁烷二氯环丁烷图图6.7 分子中的对称中心的示意图分子中的对称中心的示意图2 构型的表示方法构型的表示方法 v楔形透视式：楔形透视式：手性碳原子放在平面上。手性碳原子放在平面上。 CH3HOCOOHHCCOOHCH3OHHCv对映体的构造式相同，但空间的排列方式对映体的构造式相同，但空间的排列方式( (构型构型) )不同，不同，所以需要用所以需要用构型式构型式来表示。来表示。 n在平面上基团用实线相连，平面前方的基团用楔形实线在平面上基团用实线相连，平面前方的基团用楔形

21、实线和手性碳相连，后面的基团用虚线相连。和手性碳相连，后面的基团用虚线相连。 CH3COOHHOHvFischer投影式：投影式：用四面体模型在平面上的投影表示化用四面体模型在平面上的投影表示化合物的构型。合物的构型。 n把四面体模型前面的棱边横放，后面的棱边则在垂直的把四面体模型前面的棱边横放，后面的棱边则在垂直的方向上，这样将模型投影在平面上。方向上，这样将模型投影在平面上。CH3OHCOOHHCH3COOHHHOvFischer投影式的书写原则：投影式的书写原则： n手性碳位于纸平面上，用横竖线的交叉点表示手性碳位于纸平面上，用横竖线的交叉点表示。n以横线相连的原子或基团在纸面前方，以竖

22、线相连的原以横线相连的原子或基团在纸面前方，以竖线相连的原子或基团在纸面后方子或基团在纸面后方。n碳链竖放，编号小的碳在上。碳链竖放，编号小的碳在上。 相同相同HCOOHCH3OHHCOOHCH3HO旋转旋转180旋转旋转180v使用使用Fischer投影式应注意：投影式应注意：n在纸面上旋转在纸面上旋转180仍为原来的构型。仍为原来的构型。 将投影式在纸面上旋转将投影式在纸面上旋转180，得到相同的，得到相同的 分子：分子：CH3CH2CH3BrHCH3CH2CH3BrHn离开纸面翻转过来，变为其对映体离开纸面翻转过来，变为其对映体。对映体对映体HCOOHCH3OHHCOOHCH3HO翻转翻

23、转 翻转翻转 对映体对映体n在纸面上旋转在纸面上旋转90，变为其对映体。变为其对映体。HCOOHCH3OH旋转旋转90旋转旋转90HCOOHCH3OH图图6.13 Fischer 投影式旋转投影式旋转90的分子模型的分子模型Fischer 投影式旋转投影式旋转90的分子模型的分子模型对映体对映体HCOOHCH3OH旋转旋转270旋转旋转270n在纸面上旋转在纸面上旋转270，变为其对映体。变为其对映体。HHOOCCH3OHv判断判断Fischer投影式是否相同投影式是否相同： n在纸面上平移或旋转在纸面上平移或旋转180，和原来和原来的构型相同。的构型相同。 n将任意两个基团将任意两个基团对调

24、对调，转变为其对映体。，转变为其对映体。 HCOOHCH3OH氢氢 羟基羟基HCOOHCH3HOr四面体的四个顶点是等价的，任意对调结果相同。四面体的四个顶点是等价的，任意对调结果相同。 甲基甲基 羟基羟基HCOOHCH3OHn对调偶数次构型不变，对调奇数次为原构型的对映体。对调偶数次构型不变，对调奇数次为原构型的对映体。 n固定任意一个基团不动，依此轮换其余三个基团的位固定任意一个基团不动，依此轮换其余三个基团的位置，得到的构型和原来相同。置，得到的构型和原来相同。 COOHCH3HOHCOOHCH3HOHr这一转变可由两次任意对调两个基团得到。这一转变可由两次任意对调两个基团得到。r也可以

25、使用分子模型证明这一关系。也可以使用分子模型证明这一关系。daCcbdaCcb2 构型的构型的R、S命名方法命名方法 v将与手性碳相连的四个基团按次序规则排列：将与手性碳相连的四个基团按次序规则排列：abcdR型型S型型n排在最后的基团排在最后的基团d指向离开观察者的方向。指向离开观察者的方向。其要点如下：（1）原子序数大的原子优先于原子序数小的。（2）同位素元素，按原子量大的原子优先于原子 量小的原子。（3）Z构型优先于E构型。（4）R构型优先于S构型。次序规则次序规则 v在同等的情况下，有不饱和键的优先。在同等的情况下，有不饱和键的优先。v重键上为其他原子时，同样处理。重键上为其他原子时，

26、同样处理。C CHC CH3CH3CH3C CH3OC HOCH2OHCOOHOHHCH3C3 由楔形透视式确定构型由楔形透视式确定构型 v乳酸手性碳上的四个基团：乳酸手性碳上的四个基团：OH COOH CH3 H。 S型型COOHHOHCH3CR型型COOHHOHCH3CCOOHHOHCH3CS型型R型型4 由由Fischer投影式确定构型投影式确定构型 COOHCH3OHHCOOHCH3HOH( (R)-(-)-)-(-)-乳酸乳酸( (S)-(+)-)-(+)-乳酸乳酸 vFischer投影式为平面的构型式，应把它想象成立体形投影式为平面的构型式，应把它想象成立体形象来进行判断。象来进行

27、判断。 n对映体的旋光方向对映体的旋光方向(-)(-)/( (+) )由实验测定，与构型由实验测定，与构型R/S没有必然的联系。没有必然的联系。 HCCHOCH2OHOH从前面看从前面看,另三个基团判断为另三个基团判断为S,但因氢在但因氢在纸平面前方纸平面前方,观测者应从纸后面看观测者应从纸后面看,故实故实际构型相反际构型相反,实为实为 RHCCHOCH2OHOH根据顺序规则根据顺序规则: :OH CHOCH2OHH(R)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛实际构型为R 顺序最小的原子顺序最小的原子(或基团或基团)在竖线上在竖线上, 顺时针排列为顺时针排列为R构型，构型，逆时针排列为逆时针排列为S构

28、型。构型。 顺序最小的原子顺序最小的原子(或基团或基团)在横线上在横线上, 顺时针排列为顺时针排列为S构型，构型，逆时针排列为逆时针排列为R构型。构型。CHOHOCH2OHHCHOOHCH2OHH( (R)-(+)-)-(+)-甘油醛甘油醛 ( (S)-(-)-)-(-)-甘油醛甘油醛 v对映体的构型对映体的构型R/S由分子的实际构型判定，由分子的实际构型判定，R的对映体的对映体必为必为S，反之亦然，反之亦然。 v对映体命名时，要写出构型对映体命名时，要写出构型R/S，有时要标出旋光方，有时要标出旋光方向向( (+) )/(-)(-)，最后再写出名称。，最后再写出名称。 n这种变换仅对同一手性

29、碳所连的四个基团有效。这种变换仅对同一手性碳所连的四个基团有效。 COOHCH3OHHR型型COOHCH3OHHS型型COOHCH3OHHR型型 验证：在验证：在Fischer投影式中，任意两个基团对调，变成投影式中，任意两个基团对调，变成对映体，三个基团轮换，分子构型保持不变。对映体，三个基团轮换，分子构型保持不变。 CH3CH2CHCH2CH2CH3BrCH2CH2CH3BrCH2CH3HCH2CH2CH3CH2CH3HBr(S)-3-溴己烷溴己烷(R)-3-溴己烷溴己烷 写出可能存在的光学异构体的构型式，并命名。写出可能存在的光学异构体的构型式，并命名。 D-L命名命名: 手性碳原子上的

30、手性碳原子上的 -OH在右边的为在右边的为D型型 左边的为左边的为L型型甘油醛HOHCHOCH2OHHOHCHOCH2OHD-(+)-甘油醛L-(-)-LD 注意:v当化合物分子中含有两个不同的手性碳时，应有当化合物分子中含有两个不同的手性碳时，应有22 = 4种构型，若有种构型，若有n个不同的手性碳时，应有个不同的手性碳时，应有2n种构型。种构型。 1 二个手性碳不同的分子二个手性碳不同的分子 v两个手性碳不同：是指两个手性碳上所连的四个基团不两个手性碳不同：是指两个手性碳上所连的四个基团不完全相同。完全相同。n2-羟基羟基-3-氯丁二酸有两个不同的手性碳原子，应有氯丁二酸有两个不同的手性碳

31、原子，应有4种种不同的构型。不同的构型。OHHOOC CH CH COOHCl*4.5 含有几含有几个不对称碳原子的开链化合物个不对称碳原子的开链化合物HClCOOHCOOHHOHHClCOOHCOOHOHHHClCOOHCOOHOHHHClCOOHCOOHHOHRRSSSRRS1234n两个手性碳原子所连的基团优先次序为：两个手性碳原子所连的基团优先次序为：rC2：OH CHClCOOH COOH H。rC3： Cl COOH CH(OH)COOH H。n1与与2，3与与4为对映异构体，为对映异构体，1与与3或或4，2与与3或或4称称为为非对映异构体非对映异构体。 v非对映异构现象：当分子中

32、有两个或两个以上手性中心非对映异构现象：当分子中有两个或两个以上手性中心时存在。时存在。 n非对映体的比旋光度不同，熔点、沸点、溶解度、相对非对映体的比旋光度不同，熔点、沸点、溶解度、相对密度、折射率等物理性质都不相同。密度、折射率等物理性质都不相同。 n非对映异构体具有相同的官能团，化学性质相似。非对映异构体具有相同的官能团，化学性质相似。n异构体的名称：异构体的名称：( (2R,3R) )-2-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸HClCOOHCOOHHOHRRr但它们分子中相应的原子之间距离不完全相同，内能不但它们分子中相应的原子之间距离不完全相同，内能不同，因此与同一试剂反应的速率有差异。同

33、，因此与同一试剂反应的速率有差异。 2 两个手性碳相同的分子两个手性碳相同的分子 v两个手性碳相同：是指两个手性碳上所连的四个基团完两个手性碳相同：是指两个手性碳上所连的四个基团完全相同。全相同。 n酒石酸的两个手性碳原子是相同的：酒石酸的两个手性碳原子是相同的：OHHOOC CH CH COOHOH*n酒石酸也可以写出四个构型的酒石酸也可以写出四个构型的Fischer投影式。投影式。 HHCOOHCOOHHOHO4n内消旋酒石酸分子中有一个对称面，不是手性分子，没内消旋酒石酸分子中有一个对称面，不是手性分子，没有旋光性。有旋光性。OHHOCOOHCOOHHHHOOHCOOHCOOHHHn两个

34、手性碳上所连的四个基团优先次序为：两个手性碳上所连的四个基团优先次序为： rOH COOH CH(OH)COOH H。HHCOOHCOOHOHOHRRSSRS123n构型构型3和和4表面上看呈镜像关系，但把表面上看呈镜像关系，但把3旋转旋转180后会和后会和4重合，因此它们是同一种分子，称为重合，因此它们是同一种分子，称为内消旋体内消旋体( (meso) )。 v内消旋体：内消旋体：虽有手性碳原子，但由于分子的内部作用而虽有手性碳原子，但由于分子的内部作用而失去旋光性的分子。失去旋光性的分子。n酒石酸构型异构体的总数为酒石酸构型异构体的总数为3 CHClCH3 CH3 H。 CH3 CH CH

35、 CH3ClCl* 写出写出(2R,3R) -2,3-二氯丁烷的二氯丁烷的Fischer投影式。投影式。3 构型式的相互转换构型式的相互转换 v在实际应用中常需要把它们相互转换。在实际应用中常需要把它们相互转换。v楔形透视式、楔形透视式、Fischer投影式、投影式、Newman投影式、锯架投影式、锯架透视式等都可以表示化合物分子的构型。透视式等都可以表示化合物分子的构型。n转换过程中，要想象出它们的转换过程中，要想象出它们的立体形象立体形象。CHCH3HOCOOHCHCH3OHCOOHCOOHCH3HOHv重叠式的重叠式的Newman投影式可以直接转为投影式可以直接转为Fischer投影式投

36、影式；交叉式要先转为重叠式，再进一步转为；交叉式要先转为重叠式，再进一步转为Fischer投影式投影式。HClCH3HClCH3CH3CH3ClClHHHClCH3HClCH3HClCH3HClCH3CH3CH3ClClHHHClCH3HClH3CClClCH3HHCH34 构象的旋光性构象的旋光性 v内消旋酒石酸分子中有一个对称面，没有手性。内消旋酒石酸分子中有一个对称面，没有手性。n但这是根据重叠式构象判断的，而重叠式构象是不稳定但这是根据重叠式构象判断的，而重叠式构象是不稳定构象，因此还必须考虑其他构象。构象，因此还必须考虑其他构象。 123COOHCOOHOHHHHOCOOHOHHHH

37、OOCHOCOOHOHHHCOOHOHn1式中有一个对称中心，没有手性。式中有一个对称中心，没有手性。 v2式和式和3式没有对称面，也没有对称中心，具有手性的，式没有对称面，也没有对称中心，具有手性的，且是对映的。且是对映的。n它们的内能相同，在构象平衡中所占的份额也相同。它们的内能相同，在构象平衡中所占的份额也相同。n化合物的旋光性是分子的化合物的旋光性是分子的集体性质集体性质，由于有手性的构象，由于有手性的构象对偏振光的作用互相抵消，所以化合物没有旋光性。对偏振光的作用互相抵消，所以化合物没有旋光性。v只要分子的任何一种构象有对称面或对称中心，其他手只要分子的任何一种构象有对称面或对称中心

38、，其他手性构象都会成对出现。性构象都会成对出现。n因此，根据重叠式构象所得出的没有手性的结论，与因此，根据重叠式构象所得出的没有手性的结论，与从统计的观点得出的是相符合的。从统计的观点得出的是相符合的。 v左旋酒石酸和右旋酒石酸的情况与内消旋酒石酸不同。左旋酒石酸和右旋酒石酸的情况与内消旋酒石酸不同。n两种对映体中的每一种构象都没有对称面和对称中心，两种对映体中的每一种构象都没有对称面和对称中心，因此都是手性的。因此都是手性的。 COOHCOOHHHHOHOCOOHHOHHHOOCHOCOOHHHOHCOOHOHCOOHCOOHHHOHOH(S,S)(R,R)r( (S,S) )异构体和异构体

39、和( (R,R) )异构体，是不能通过碳碳单键旋异构体，是不能通过碳碳单键旋转互相转变的。转互相转变的。v通过单键的自由旋转，通过单键的自由旋转，( (R,R) )异构体存在无数种构象，异构体存在无数种构象，( (S,S) )异构体同样也存在无数种构象。异构体同样也存在无数种构象。n它们内能相同，各自在平衡中所占的比例也相同。它们内能相同，各自在平衡中所占的比例也相同。 n左旋或右旋酒石酸的旋光性，是所有的手性构象对偏振左旋或右旋酒石酸的旋光性，是所有的手性构象对偏振光作用的总和，它们的数值相等，方向相反。光作用的总和，它们的数值相等，方向相反。 n( (R,R) )异构体中每一种构象，在异构

40、体中每一种构象，在( (S,S) )异构体中都有与之异构体中都有与之对映的构象；对映的构象；v由于化合物的旋光性是分子的集体性质。由于化合物的旋光性是分子的集体性质。1 判别单环化合物的旋光性判别单环化合物的旋光性v环状化合物的立体异构比链状化合物复杂，往往是顺反环状化合物的立体异构比链状化合物复杂，往往是顺反异构和对映异构同时存在。异构和对映异构同时存在。 v环上的碳原子数多于三个时，碳原子不在同一个平面环上的碳原子数多于三个时，碳原子不在同一个平面上，可以形成各种构象，常以稳定的构象存在。上，可以形成各种构象，常以稳定的构象存在。n在常温下，由于分子的热运动，构象可以迅速转变，并在常温下，

41、由于分子的热运动，构象可以迅速转变，并不造成键的断裂，不影响分子的构型。不造成键的断裂，不影响分子的构型。 v单环化合物是否有旋光性单环化合物是否有旋光性, ,可以可以通过其平面式的对称通过其平面式的对称性来判别性来判别。4.6 碳环化合物的立体异构碳环化合物的立体异构2 环丙烷衍生物环丙烷衍生物 v取代基在不同碳原子上的环丙烷二元取代衍生物，有两个取代基在不同碳原子上的环丙烷二元取代衍生物，有两个手性碳原子。手性碳原子。v若两个取代基不同，则两个手性碳原子不同，应存在两对若两个取代基不同，则两个手性碳原子不同，应存在两对对映体。对映体。 HClCH3H*1-甲基甲基-2-氯环丙烷氯环丙烷它有

42、顺反异构体，同时每个顺反异构体又存在着一对对映体它有顺反异构体，同时每个顺反异构体又存在着一对对映体。ClCH3HHClCH3HH(1S,2R)-1-甲基甲基-2-氯环丙烷氯环丙烷(1R,2S)-1-甲基甲基-2-氯环丙烷氯环丙烷ClCH3HHClH3CHH(1R,2R)-1-甲基甲基-2-氯环丙烷氯环丙烷(1S,2S)-1-甲基甲基-2-氯环丙烷氯环丙烷n对于具有手性的环状化合物，若仅用顺、反标记不能对于具有手性的环状化合物，若仅用顺、反标记不能表明其构型时，应采用表明其构型时，应采用R,S标记。标记。 ( (1R,2S) ) ( (1R,2R) ) v若两个取代基相同时：若两个取代基相同时

43、：顺式异构体有一个对称面，没有顺式异构体有一个对称面，没有旋光性，是内消旋体。旋光性，是内消旋体。 CH3HCH3HCH3CH3HHHHCH3H3C( (1S,2S) ) n反式异构体没有对称面，也没有对称中心，为手性分子。反式异构体没有对称面，也没有对称中心，为手性分子。 n顺式和反式：既是顺反异构体，又是非对映异构体。顺式和反式：既是顺反异构体，又是非对映异构体。v环状化合物对映体的数目，与手性碳原子个数相同的环状化合物对映体的数目，与手性碳原子个数相同的开链化合物相等。开链化合物相等。3 环己烷衍生物环己烷衍生物 v顺顺-1,2-二甲基环己烷的椅式构象，没有对称面和对称中二甲基环己烷的椅

44、式构象，没有对称面和对称中心，是有手性的。心，是有手性的。转环转环120n在室温下迅速转环，变成其对映体，且含量各占一半，在室温下迅速转环，变成其对映体，且含量各占一半，使对偏振光的影响互相抵消，使对偏振光的影响互相抵消，不显示旋光性不显示旋光性。 CH3 CH3CH3 CH3CH3 CH3转环转环v反反-1,2-二甲基环己烷，两个甲基在二甲基环己烷，两个甲基在e键或键或a键位置时，都键位置时，都没有对称面和对称中心，是有手性的。没有对称面和对称中心，是有手性的。转环转环CH3 CH3CH3CH3 CH3 CH3CH3 CH3n但不能通过转环作用变成其对映体，因此，反但不能通过转环作用变成其对

45、映体，因此，反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷有旋光性有旋光性。 v这刚好和从平面结构分析所得的结果一致，因此可以直这刚好和从平面结构分析所得的结果一致，因此可以直接由平面结构式分析考察环状化合物的对映异构。接由平面结构式分析考察环状化合物的对映异构。CH3H3CH HCH3H3CHHCH3H3C HHn顺顺-1,2-二甲基环己烷，在它的平面结构式中有一个对称二甲基环己烷，在它的平面结构式中有一个对称面，不是手性分子。面，不是手性分子。n反反-1,2-二甲基环己烷，在它的平面结构式中没有对二甲基环己烷，在它的平面结构式中没有对称面也没有对称中心，是有手性的。称面也没有对称中心，是有手性的。

46、v因此可以直接由平面结构式分析考察环状化合物的对因此可以直接由平面结构式分析考察环状化合物的对映异构。映异构。 n顺顺-1,4-二甲基环己烷，有一个对称面，不是手性分子，二甲基环己烷，有一个对称面，不是手性分子，没有对映异构体存在；没有对映异构体存在； H3CHCH3HH3CHCH3Hn反反-1,4-二甲基环己烷，有一个对称中心，不是手性分子，二甲基环己烷，有一个对称中心，不是手性分子，也没有对映异构体存在。也没有对映异构体存在。 v与环己烷衍生物相似，也可以直接由平面结构式分析考与环己烷衍生物相似，也可以直接由平面结构式分析考察它们的对映异构现象。察它们的对映异构现象。 4 其他其他环状化合

47、物环状化合物对称中心对称中心 对称面对称面 无旋光性无旋光性无旋光性无旋光性对称面对称面 无旋光性无旋光性有旋光性有旋光性ClClClClClClClClClCl对称面对称面 无旋光性无旋光性有旋光性有旋光性对称面对称面 无旋光性无旋光性有旋光性有旋光性ClClClClv环戊烷衍生物：环戊烷衍生物：ClClH对映异构是由对映异构是由于分子的于分子的引起的引起的对称面对称面对称中心对称中心OHCH3HHH分子有对映异构的条件分子有对映异构的条件既无对称面，也无对称中心既无对称面，也无对称中心分子是否含有分子是否含有是最常用的判定标准。是最常用的判定标准。OHCH3i 对称轴对称轴旋转旋转360n

48、度，分子相同度，分子相同HHNHHHO08-2水、氨对称轴若含若含，只有只有两种结构式，两种结构式，对映异构体。对映异构体。 25Dm.p.18()乳酸乳酸+2.6053()乳酸乳酸-2.6053( )乳酸乳酸左旋体和右旋体。左旋体和右旋体。只有两种空间排列方式。只有两种空间排列方式。任换两个基团，变成对映体；任换两个基团，变成对映体；换三个基团，仍是自身。换三个基团，仍是自身。COOHOHCH3HCCOOHHOHCCH3CC左右旋表示旋光方向，左右旋表示旋光方向，不是命名。不是命名。两者的等量混合物，称为外消旋体。两者的等量混合物，称为外消旋体。按次序规则由大到小排列四按次序规则由大到小排列

49、四个基团个基团abcdIBrClFONCH把最小基团把最小基团d放在远处，放在远处， 看看abc的顺序。顺时针，的顺序。顺时针，R；逆时针，；逆时针，S。透视式透视式(点楔线式点楔线式)透视投影式透视投影式(锯架式锯架式)纽曼投影式纽曼投影式菲舍尔投影式菲舍尔投影式COOHCH3HOH最常用来表示对映异构体最常用来表示对映异构体COOHHOHCCH3横键在前横键在前竖键在后竖键在后交叉点交叉点C*08-4菲舍尔定位因为用平面书写方式表达因为用平面书写方式表达立体结构，所以使用菲舍立体结构，所以使用菲舍尔投影式的原则是尔投影式的原则是不能旋转不能旋转900可以旋转可以旋转1800不能离开纸面翻转

50、不能离开纸面翻转根据菲舍尔投影式命名根据菲舍尔投影式命名R/S若最小基团在若最小基团在键：键：COOHCH3HOHabc顺时针顺时针R；逆时针；逆时针S若最小基团在若最小基团在键：键： abc顺时针顺时针S；逆时针；逆时针ROHHCH3COOH旋转旋转900CH3COOHHOH旋转旋转1800COOHCH3HOH翻转翻转COOHCH3HOH翻转翻转08-5 菲舍尔旋转.swf08-6 菲舍尔翻转.swf书写菲舍尔投影应当书写菲舍尔投影应当遵循的原则遵循的原则 C链在竖键上，链在竖键上， 编号从上到下。编号从上到下。CH3C2H5HOHCH3C2H5HOHCH3CHCH2CH3OH写出写出2-丁

51、醇的菲舍尔投影式丁醇的菲舍尔投影式COOHCH3HOHCOOHCH3HOH写出写出(S)-CH3CHClBr的的菲舍尔投影式菲舍尔投影式HCH3ClBr（1）两个不同）两个不同HOOCCHCHCOOHOH Cl对映体对映体对映体对映体非对映体非对映体COOHCOOHHClOHHCOOHCOOHHOHHClCOOHCOOHHHOHClCOOHCOOHHOClHH 25D+9.40-9.40+31.30-31.30m.p. 167167173173n个不同个不同C*有有2n个异构体个异构体组成组成2n-1个对对映体个对对映体内消旋体内消旋体COOHCOOHHHOHOHCOOHCOOHHOHOHHC

52、OOHCOOHHHOOHHCOOHCOOHHOHHOH（2）两个相同）两个相同HOOCCHCHCOOHOH OH对映体对映体非对映体非对映体对映体对映体1400206017001700m.p.-120+120m-()-()-()-酒石酸酒石酸 25D08-7 内消旋酒石酸.swf08-8 对映体酒石酸.swfiCOOHCOOHHHOHOH全交叉式全交叉式全重叠式全重叠式 8、对映异构体的、对映异构体的D/L命名法命名法CHOCH2OHHOHCHOCH2OHHOH以甘油醛为相对标准以甘油醛为相对标准(1906年年) D/L法怎么来命法怎么来命名其他物质？名其他物质？ D/L和和(+)/(-)之间

53、之间有什么关系？有什么关系？D-甘油醛真的是甘油醛真的是右旋吗？右旋吗？COOHCH3HOHD/L命名法的基本原则命名法的基本原则与与相连的键不断，则构相连的键不断，则构型不变。通过化学反应相关联。型不变。通过化学反应相关联。CHOCH2OHHOHCOOHCH2OHHOHR/S表示构型，构型式和名称之间有明确的对应表示构型，构型式和名称之间有明确的对应关系，属于系统命名，适用范围广。关系，属于系统命名，适用范围广。D/L表示构型，构型式和名称之间有相对关系，表示构型，构型式和名称之间有相对关系，无对应关系。适用碳水化合物、氨基酸的命名。无对应关系。适用碳水化合物、氨基酸的命名。(+)/(-)表

54、示旋光方向，实际测量确定。表示旋光方向，实际测量确定。一、掌握菲舍尔投影式的三个基本原则一、掌握菲舍尔投影式的三个基本原则投影原则投影原则横键在前、竖键在后、交叉点横键在前、竖键在后、交叉点C*使用原则使用原则不能旋转不能旋转900、可以旋转、可以旋转1800；不能离；不能离开纸面翻转。开纸面翻转。书写原则书写原则C链在竖键上；编号从上到下。链在竖键上；编号从上到下。二、能熟练地根据菲舍尔投影式进行二、能熟练地根据菲舍尔投影式进行R/S命名。命名。若最小基团在若最小基团在键：键：abc顺时针顺时针R；逆时针；逆时针S若最小基团在若最小基团在键：键：abc顺时针顺时针S；逆时针；逆时针R三、能说

55、清楚三、能说清楚R/S、D/L、(+)/(-)各自的含义。各自的含义。1、用、用R/S标构型。说明和是什么关系标构型。说明和是什么关系(对映对映体、非对映体、同一物质体、非对映体、同一物质)CH3CH3HBrClHHHBrClCH3CH3CH3CH3ClHHBrBrCH3H3CClHH2、判断下列说法的正误，并说明理由。、判断下列说法的正误，并说明理由。具有具有R构型的物质，其旋光方向一定是右旋。构型的物质，其旋光方向一定是右旋。有手性碳的分子就是手性分子。有手性碳的分子就是手性分子。对映异构体一定是实物和镜像的关系。对映异构体一定是实物和镜像的关系。 非对映体不是对映异构体。非对映体不是对映异构体。3、按照规范要求、按照规范要求(C链在竖键上，编号从上到下链在竖键上，编号从上到下)，写，写出下列化合物的菲舍尔投影式。出下列化合物的菲舍尔投影式。(S)