对映异构公开课课件

第7章对映异构

(Stereoisomerism)本章重点讲授：1.物质的旋光性——理解2.手性与对称因素——理解3.含一个手性碳的化合物的对映异构—掌握4.含两个手性碳的化合物的对映异构—掌握5.不含手性碳的化合物的对映异构—理解6.旋光异构体的性质——理解构造异构立体异构构型异构(分子中原子间的排列顺序、结合方式)(构造相同，原子在空间排布方式不同)碳架异构位置异构官能团异构顺反异构对映异构构象异构同分异构7.1、物质的旋光性(a)普通光7.1.1平面偏振光(b)平面偏振光7.1.1平面偏振光使偏振光振动平面发生旋转的物质就称旋光性物质。也称为光学活性物质。7.1.1平面偏振光1、旋光度

右旋：物质使偏振光振动面向右（顺时针）旋转。左旋：物质使偏振光振动面向左（逆时针）旋转。

旋光方向：右旋（+）、d;左旋（-）、l旋光度的大小与溶液的浓度、测定管的长度、温度、入射波长有关。7.1.2、旋光仪与比旋光度2、比旋光度在一定温度下，旋光管长度为1dm，样品浓度为1g/ml，入射波长为589.3nm时所测得的旋光度。[]t=在一定条件下，不同旋光性的物质的比旋光度是一特有的常数。

一对对映体的比旋光度大小相等，方向相反。举例：将5%葡萄糖水溶液放在10cm长的盛液管中，在20℃下测得旋光度+3.2°，求葡萄糖在水溶液中的比旋光度？它的对映体的比旋光度又是多少？把同样溶液放在20cm长的盛液管中，测得的旋光度又是多少？+3.2o1×0.05[a]D20= =+64o(C,0.05,H2O)2、比旋光度任何物体都有它的镜像。一个有机分子在镜子内也会出现相应的镜像。实物与镜像相应部位与镜面具有相等的距离。实物与镜像的关系叫对映关系。具有对映而不能重合关系的立体异构体，互称为对映异构体（简称对映体enantiomers），如乳酸。有对映异构体的分子称为手性分子（Chiralmolecule），或称分子具有手性(chirality).乙醇没有对映体，因此是非手性分子。CH3HHOHCOHH3CHCO2HC*CH3HHOCO2HC*非手性分子手性分子

与4个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(常用*C表示),正是这种碳原子使乳酸分子产生了手性。*C只是手性原子(又称手性中心)的一种。2.对称中心

若分子中有一点P，通过P点画任何直线，如果在离P点等距离的直线两端有相同的原子或基团，则点P称为分子的对称中心，简称为对称心ClFFHHHHClP具有对称心的化合物和它的镜象能够重合，因此不具有手性.7.2.2手性与对称性NOTE:判断脂环化合物是否存在对映异构，可先将构象式转化为平面环型的立体结构式，再看分子是否存在对称面或对称心。CH3CH3CH3CH3aaeeCH3CH3CH3CH3存在对称面CH3CH3CH3CH3无m、P下列化合物哪些有对称面,哪些有对称心？CH3CH3BrHHHH2ClFFHHHHCl31CH3 CH3CCH H4Br7.3含一个手性碳原子化合物的对映异构7.3.1对映异构体结构的表示方法1、立体结构式COOHCH3OHHCOOHCH3HOHCOOHCH3OHHCOOHCH3HHO或：透视式2、Fischer投影式

[规定]

投影时，与手性碳相连横向两个键朝前，竖向两个键向后（“横前竖后”），交叉点为手性碳。一般将主碳链放在竖直线上，把命名时编号最小的碳原子放在上端。7.3.1对映异构体结构的表示方法乳酸对映体的投影式比较投影式时必须遵守下列规则：

1、Fischer投影式不能离开纸面进行翻转。2、若要知道两个投影式是否能重合，只能使它在纸面上转动180°,而不能旋转90°或270°。3、Fischer式中*C上所连原子或基团可以两-两交换偶数次。若交换奇数次，将会使构型变为它的对映体。4、三基团轮换操作，不改变其构型。HNH2CO2HCH3CO2HNH2HCH3CO2HNH2HCH3CO2HNH2HCH31、构型的R/S命名法（IUPAC命名法）方法：次序规则排次序，方向盘上定构型。(1)把手性碳上所连的四个原子或基团根据顺序规则排出大、中、小、最小。(2)把最小的基放在方向盘的连杆上，其它三个基就在方向盘上。(3)再观察这三个基的大、中、小走向，顺时针为R，反时针为S。7.3.2对映异构体构型的命名a－>b－>c顺时针:

R构型a－>b－>c反时针：S构型SR

R

将下列化合物改写成Fischer投影式，并标出手性碳原子构型。直接根据Fischer投影式命名的简便方法介绍：

COOH COOH

H

OH HO

H

CH3 CH3

CH2Cl

HHOCH2 Cl HOCH2 Cl

H

CH2Cl中大小最小基在横键上，纸面走向与实际走向相反.中大小最小基在竖键上，纸面走向与实际走向相同.S-2,3-二氯丙醇R-2,3-二氯丙醇R-(-)-乳酸S-(+)-乳酸试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对映关系的有哪几个？

7.3.2对映异构体构型的命名2、构型的D/L命名法

选择甘油醛作为标准，并人为地规定它的构型。规则：在严格的Fischer投影式中，C*上取代基处于右侧为D-构型；处于左侧为L-构型。D/L法和R/S有必然联系吗？

COOH COOH H NH2 H NH2 CH3 CH2SHD-，R-

D-，S-D/L法和R/S是两种不同的构型表示方法，二者间无直接逻辑联系，D和R以及L和S有时一致，有时不一致。7.3.2对映异构体构型的命名7.3.3含一个手性碳原子的分子含一个手性碳的分子是手性分子，具有一对对映体。

左旋体与右旋体，旋光度相同、旋光方向相反。对映体外消旋体：等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。外消旋体用(±)或(RS)或(dl)或DL表示。7.4含两个手性碳原子的分子的旋光异构7.4.1含两个不同手性碳原子的分子[a]D+7.1° [a]D-7.1° [a]D+9.3°[a]D-9.3°

(2S,3S)(2R,3R)(2R,3S)(2S,3R)光活异构体数目对映关系：Ⅰ与Ⅱ；Ⅲ与Ⅳ非对映关系：Ⅰ与Ⅲ、Ⅰ与Ⅳ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ非对映体：构造相同,构型不同,相互间不是实物与镜影关系的立体异构体。

光活异构体数目=2n;(n=不同手性碳原子数)

外消旋体数目=2n-1

7.4.2含两个相同手性碳原子的分子2R,3S2S,3R2R,3R2S,3S内消旋体对映体非对映体内消旋体：对映体分子中存在对称因素，没有旋光性的分子。用符号“meso”表示。内消旋体无旋光性

(两个相同取代、构型相反的手性碳原子，处于同一分子中，旋光性抵消)。内消旋体不能分离成光活性化合物。讨论：指出下列(A)与(B)、(A)与(C)的关系(即对映体或非对映体关系)。7.5不含手性碳原子的光活性异构体7.5.1.丙二烯型分子中心碳原子两个键平面正交,两端碳原子上四个基团，两两处于互为垂直的平面当A≠B，分子有手性7.5.2.联苯型分子苯环间碳碳键旋转受阻，产生位阻构象异构当同一环上邻位有不对称取代时（取代基或原子体积较大）,整个分子无对称面、无对称中心,分子有手性。6,6’－二硝基联苯－2,2’

－二甲酸单键自由旋转＜180°，但同一苯环上连有两个相同的基,分子有对称面,无手性,无对映异构体。F原子体积小,单键可以自由旋转,两个苯环可以共平面,分子有对称面和对称中心,无手性,无对映异构体。7.6旋光异构体的性质1、物理性质

对映体：旋光方向不同，其他物理性质（熔点、沸点、溶解度、电离常数等）相同。非对映体：物理性质不同，包括旋光性（旋光方向可相同可不同，内消旋体则无旋光性）。非对映体之间可采用分步结晶、分馏等手段进行分离。酒石酸立体异构体的物理常数2、化学性质

对映体：与非手性试剂反应时化学性质相同，反应速度也相同；若与手性试剂反应，化学性质相似，但反应速度有差异。

非对映体：官能团相同，化学性质相似，但反应速度存在差异。尤其是酶催化的反应，差别更大。3、生物学性质手性分子的立体结构与受体的立体结构(受体靶位)有互补关系时，其活性部位才能进入受体的靶位，产生应有的生理作用。而一对对映体只有其中一个适合进入一个特定受体靶位，产生生理效应。

手性分子与手性生物受体之间的相互作用a.对映体的构型完全适合与受体靶位作用b.对映体不能合适地进入相同的受体靶位1）旋光异构体具有不同的生物活性强度如：(1R,2R)-(-)-氯霉素有效，而其他对映体几乎无效，它们的抗菌活性为100:0.4CH2OHHHOHCl2CHCNHONO2d-异构体有强兴奋作用l-异构体抗兴奋作用2)旋光异构体具有完全相反的生物活性。3)旋光异构体的毒性或严重副作用