第三章 立体化学

3-1概述有机化学电子教案－第三章旋光异构：

3-2旋光性与分子结构的关系

3-3含手性碳的旋光异构体

3-4不含手性碳的旋光异构体

3-6

外消旋体的拆分

3-5旋光异构体的性质2/4/2023学习要求：1．

掌握立体异构、光学异构、对称因素（主要指对称面、对称中心）、手性碳原子、手性分子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等基本概念。2．

掌握书写费歇尔投影式的方法。3．

掌握构型的D、L和R、S标记法。4．

掌握判断分子手性的方法。2/4/2023分子结构分子构造分子式相同，原子的成键顺序不同。碳骨架异构互变异构官能团异构官能团位置异构分子构型对映异构非对映异构分子构造相同，原子或原子团在空间的排列不同。顺反异构非对映异构分子构象分子构型相同，由于单键的自由旋转，原子或原子团在空间的排列不同。构造异构体：官能团异构：官能团位置异构互变异构：顺反异构：对映异构：D-(-)-乳酸mp:52.8°

L-(-)-乳酸mp:53°

构象异构：对位交叉邻位交叉

旋光异构的定义旋光异构：分子式、构造式相同，互呈镜像对应关系的立体异构现象称为对映异构，由于它们的旋光性不同又称为旋光异构。2/4/2023偏振光和旋光活性平面偏振光—在同一个平面上振动的光当平面偏振光通过某物质时，如果该物质能使通过它的平面偏振光的偏振面发生旋转，则称该物质具有旋光性或称该物质为旋光性物质。

2/4/2023平面偏振光和物质的旋光性

右旋体：使偏振光向右旋转的物质。用（＋）或d表示。左旋体：使偏振光向左旋转的物质。用（－）或l表示。旋光度：旋光物质使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度。用α表示。用旋光仪测量。2/4/2023

旋光度和比旋光度比旋光度：规定1ml含1g旋光性物质的溶液，放在1dm长的盛液管中测得的旋光度。t-测量时的温度D-钠光的波长a-样品的旋光度l-样品管的长度c-样品的浓度影响物质旋光度的因素：与盛液管的长度有关。旋光度的大小取决于溶液的浓度。例；肌肉乳酸2/4/2023

旋光性与分子结构的关系手性：实物和镜像不重叠的特性称为手性或手征性，是物质具有旋光性和产生对映异构体的必要条件。手性分子：具有手性的分子。2/4/2023（二）判断化合物是否有手性的方法有机分子是否有手性，与分子的对称性有关。1.对称因素：对称轴，对称面、对称中心。（1）对称轴：

设想分子中有一条直线，当分子以该直线为轴旋转360°/n（n为正整数），得到的分子与原分子相同，该直线即为这个分子的n重对称轴Cn。（2）对称面设想分子中有一平面，它可把分子分为互为镜像的两半，该面称为对称面（3）对称中心设想分子中有一个点，从分子中任一个原子出发，向这个点作一直线，再从此点将直线延长出去，则在与该点前一段等距离处，可遇到一同样的原子，该点称为分子的对称中心。2.手性因素分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。使分子具有手性的几何因素是手性中心和手性面。（1）手性中心（chiralcenter）：能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架称之。常见的手性中心有C*，P*，N*等。手性中心特点：手性中心原子各连有不同的原子或基团。（2）手性面（chiralplane）：分子的手性由于某些基团对分子中某一平面的不同分布而引起，此平面称为手性面。(04,09,10)判断分子是否手性的依据：※凡具有对称面、对称中心的分子，都是非手性分子。※有无对称轴，对分子是否有手性无决定作用。一般：※当分子中只有一个C*，分子一定有手性。※当分子中有多个手性中心时，要借助对称因素。无对称面，又无对称中心的分子，必是手性分子。分子的对称性对称面对称中心2/4/2023含一个手性碳原子的化合物手性碳原子：在有机化合物中，手性分子大多含有一个与四个互不相同基团相连的C原子，这种C原子没有任何对称因素，所以通常叫不对称碳原子或手性碳原子。用C※表示。含一个手性碳原子的分子一定是一个手性分子。2/4/2023外消旋体外消旋体—一对对映体的等量混合物。对映体—互为镜像关系的旋光异构体2/4/2023Fischerprojection

(投影式)横向基团位于平面的前方

竖向基团位于平面的后方Fischerprojection2/4/2023处理Fischer投影式的注意事项1.在平面上旋转180°，构型不变。2/4/20232.在平面上旋转90°或270°，得到对映体处理Fischer投影式的注意事项2/4/20233.离开平面翻转180°，得到对映体。处理Fischer投影式的注意事项2/4/20234.取代基互换位置奇数次，得到对映体。处理Fischer投影式的注意事项2/4/20235.取代基互换位置偶数次，构型不变。处理Fischer投影式的注意事项2/4/2023构型的表示方法2/4/2023构型的表示方法2/4/2023构型的表示方法对于费歇尔投影式：1、当最小集团在竖线上时，其他三个基团按从大到小顺时针排列的为R型，逆时针排列的为S型。2、当最小集团在横线上时，其他三个基团按从大到小顺时针排列的为S型，逆时针排列的为R型。2/4/2023构型的表示方法ClC2H5CH3H（S）－2－氯丁烷ClCH3HBr（S）－1－氯－1－溴丁烷2/4/2023构型的表示方法C2H5ClCH3HClH（2S,3R）－2,3－二氯戊烷COOHOHCOOHHHHO（2R,3R）－酒石酸2/4/2023含2个手性碳原子的化合物1.手性碳原子不同2.手性碳原子相同在旋光性化合物中，随手性碳原子数目增多，其对映异构体数目也增多，当分子中有n个不相同手性C原子时，就可以有2n个对映异构体，它们可以组成2n-1个外消旋体，如果分子中含有相同的手性碳原子，其对映异构体的数目就要小于2n个。2/4/20231.手性碳原子不同2/4/20232.手性碳原子相同2/4/2023内消旋体虽含有手性碳原子，但分子中存在对称面的旋光异构体。内消旋体的旋光度为零，不是手性分子。2/4/2023不含手性碳原子化合物的旋光异构2/4/2023不含手性碳原子化合物的旋光异构2/4/2023丙二烯型联苯型3.10

外消旋体的拆分1.机械分离法2.接种结晶法3.化学拆分法4.微生物或酶作用下的拆分5.色谱分离法2/4/2023化学拆分法使用具有光学活性的试剂作为拆分剂酸性对映体用碱性拆分剂碱性对映体用酸性拆分剂非酸碱性对映体可先转变为酸或碱再拆分2/4/2023酸性对映体的拆分2/4/2023非酸碱性对映体的拆分2/4/2023拆分剂的条件易与被拆分物反应，且所生成的产物易被分解形成的非对映立体异构体之间必须在溶解度上有较大差异光学纯度高廉价易得，安全性高2/4/2023常用的拆分剂辛可宁碱，喹宁碱，金鸡纳碱，吗啡碱，马钱子碱，番木鳖碱(+)－樟脑磺酸，(+)－酒石酸(－)－苹果酸2/4/2023课后习题5.4下列化合物中哪个有旋光异构体？如有手性碳，用星号标出。指出可能有的旋光异构体的数目。

2/4/2023课后习题

答案：2/4/2023课后习题5.5下列化合物中，哪个有旋光异构？标出手性碳，写出可能有的旋光异构体的投影式，用R，S标记法命名，并注明内消旋体或外消旋体。a.2－溴代－1－丁醇b.α,β－二溴代丁二酸c.α,β－二溴代丁酸d.2－甲基－2－丁烯酸

答案：2/4/2023课后习题

2/4/2023课后习题5.6分子式是C5H10O2的酸，有旋光性，写出它的一对对映体的投影式，并用R,S标记法命名。

答案：2/4/2023课后习题5.7分子式为C6H12的开链烃A，有旋光性。经催化氢化生成无旋光性的B，分子式为C6H14。写出A，B的结构式。

答案：2/4/2023课后习题5.8（+）－麻黄碱的构型如下：它可以用下列哪个投影式表示？

答案：b

2/4/2023课后习题5.9出下列各对化合物间的相互关系（属于哪种异构体，或是相同分子）。

2/4/2023课后习题

答案：