对应异构课件-PPT幻灯片

基本内容和重点要求旋光性和比旋光度手性和对映体内消旋体和外消旋体含有1个和2个手性碳原子化合物的对映异构不含手性碳原子化合物的对映异构分子构型的各种表示方法、构型的确定和标记方法返回重点要求掌握对映异构、手性碳及手性分子、旋光度等基本概念，用费歇尔投影式表示和标记手性分子的构型。异构现象的分类分子的结构分子的构造分子的构型、构象分子中原子相互联结的方式和次序分子中原子在空间的排列方式返回同分异构现象构造异构立体异构碳链异构、官能团异构、官能团位置异构、互变异构等构象异构构型异构对映异构异构现象的分类返回顺反异构非对映异构5.1.2物质的旋光性返回能使偏振光的振动平面向右旋转的物质，叫做右旋体，用（+）或“D-”表示。能使偏振光的振动平面向左旋转的物质，叫做左旋体，用（－）或“L-”表示。物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质叫做旋光性。具有旋光性的物质叫做旋光性物质或光学活性物质。旋光度物质的旋光性下页退出上页返回动画5.1.3旋光仪工作原理示意图返回旋光度旋光仪工作原理示意图下页退出上页返回动画

－样品的旋光度c－溶液的浓度(g·mL-1)l－盛液管的长度(dm)t－测定时的温度λ－所用光源的波长（最常用的光源是钠光，波长589nm，标记为D）5.1.4比旋光度返回比旋光度1.表示比旋光度时，不仅要注明所用光源的波长及测定时的温度，还要注明所用的溶剂。2.若被测物质是纯液体，在计算其比旋光度时用该液体的密度替换上式中的浓度。注意【例5-1】将某旋光性物质1.5g溶于乙醇中，制得50mL溶液。（1）将该溶液放在10cm长的盛液管中，在钠光源下25°C测得其旋光度为＋2.4°，求其比旋光度。（2）如果改用5cm长盛液管测试，其旋光度是多少？（3）如果盛液管长仍为10cm，将测定溶液由50mL稀释到150mL，则旋光度是多少？解：返回解：（2）（1）（3）返回5.2有机化合物的手性和对称因素

L-(+)-乳酸D-(-)-乳酸乳酸的左旋体和右旋体互为实物与镜像关系而不能重合，是一对对映异构体。

5.2.1对映异构和手性肌肉运动时生成右旋乳酸糖经过发酵生成左旋乳酸返回左手和右手不能重合左右手互为镜象物质分子和它的镜像不能重合，就像人的左右手互为实物和镜像的关系，但二者不能完全重合一样，物质的这种特征叫做分子的手征性，简称手性（chirality）。

左旋体和右旋体互为镜像，不能重合手性分子：返回左旋体与右旋体的分子组成相同，它们的熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶解度，以及光谱图等物理性质都相同，它们的化学性质也一样。但在手性环境条件下如手性溶剂、手性试剂、手性催化剂的存在下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。

左旋氯霉素有抗菌作用，而右旋氯霉素没有抗菌作用。左旋多巴治疗帕金森氏病，右旋多巴则没有疗效。治疗心律失常、高血压等，其左旋体比右旋体的疗效高出近百倍。返回具有手性的分子叫做手征性分子，简称手性分子。

对映异构:分子式、构造式相同，构型不同互呈镜像对映关系的立体异构现象称为对映异构。如果分子的手性是由于原子或原子团围绕某一点的非对称排列而产生的，该点就是手性中心。对映异构:返回乳酸（CH3C*H(OH)COOH）分子的中心碳原子连有四个各不相同的原子或原子团，这样的碳原子称为不对称碳原子，用C*表示。**含有一个不对称碳原子的化合物具有手性是与其特征的中心碳原子有关，因此把不对称碳原子称为手性碳原子（或手性中心）。手性碳原子：返回由等量的一对对映体组成的物质，它们对偏振光的作用相互抵消，无旋光性，称为外消旋体（racemate），用（±）或“D，L”表示。外消旋体：化合物熔点/℃[α]（水）pKa（25℃）（＋）－乳酸（－）－乳酸（±）－乳酸535318＋3.8－3.8无旋光性3.793.793.79乳酸(+)右旋体、(-)左旋体及(±)外消旋体的性质比较对称面(σ)对称中心(i)对称轴(Cn)交替对称轴(Sn)返回5.2.2分子的手性与对称性是否存在对映异构体与分子的对称性有关。返回对称面：若有一个平面可以把分子分割成两部分，而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就是这个分子的对称面，用σ表示。

对称面具有对称面的分子能够和它的镜像重合，是非手性分子。

返回对称中心：若分子中有一点P，以分子任何一点与其连线，都能在延长线上找到自己的镜像，则P点为该分子的对称中心，用i

表示。

对称中心返回具有对称中心的分子和它的镜像能够重合，不具有手性。对称轴绕对称轴旋转180°之后对称轴：穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转一定角度后，如果可以获得与原来分子相同的构型，这一直线即为该分子的对称轴。对称轴返回下页退出上页当分子沿对称轴旋转360°/n，得到的构型与原来的分子相重合，这个轴即为该分子的n重对称轴，用Cn表示。

返回有些具有对称轴的分子中同时含有对称面或对称中心，是非手性分子

。

非手性分子返回有无对称轴不能作为判断分子有无手性的依据。

有二重对称轴，但没有对称面和对称中心，和它的镜像不能重合，是手性分子。有些具有对称轴的分子中不含有对称面或对称中心，是手性分子

。

结论更替对称轴：穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转360

/n后，再用一个与此直线垂直的平面进行反映，如果得到的镜像与原来的分子能够重合，这条直线就是更替对称轴，用Sn表示。

返回下页退出上页具有四重更替对称轴的化合物和镜像能够重合，因此没有手性，不具旋光性。返回如果分子中不存在对称面、对称中心和四重更替对称轴，这个分子就具有手性，它和镜像互为对映异构体，具有旋光性。四重更替对称轴往往和对称面或对称中心同时存在，化合物分子中只具有四重更替对称轴的情况极少出现。因此要判断一个化合物的分子有没有手性，一般只要考虑它有没有对称面和对称中心就可以了。结论返回【例5-2】判断下列化合物有没有手性。（1）有σ，无手性；（2）无σ，无i，有手性；（3）无σ，无i，有手性；（4）有i，无手性。解：5.3.1.1构型表示方法返回5.3.1含一个手性碳原子化合物的对映异构5.3含有手性碳原子的对映异构返回5.3.1.1构型表示方法――费歇尔投影式竖线表示与手性碳原子相连的两个键指向纸平面的后面。

横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。横线表示与手性碳原子相连的两个键指向纸平面的前面。将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在竖线上端。

5.3.1.1构型表示方法――费歇尔投影式费歇尔投影式不能离开纸平面翻转，否则会使手性碳原子周围各原子或原子团的前后关系发生改变。费歇尔投影式只能在纸平面上平移，或旋转180°，但不能在纸平面上旋转90°或270°，否则得到的费歇尔投影式就代表其对映体的构型。返回返回将手性碳原子上任意两个基团的位置对调，会发生构型的改变而变成它的对映体。固定一个基团不动，顺时针或逆时针依次调换另三个基团的位置，不会改变原构型。5.3.1.1构型表示方法――费歇尔投影式5.3.1.2手性化合物构型的标记方法（1）D/L标记法：D-(+)甘油醛L-(-)甘油醛返回将在费歇尔投影式中手性碳原子上的羟基在碳链右侧的(＋)-甘油醛指定为D-构型，将它的对映体(－)-甘油醛指定为L-构型。这种人为指定的构型称为相对构型。

返回D－(＋)－甘油醛D－(－)－甘油酸D－(－)－乳酸

指定了甘油醛的构型后，许多手性化合物的构型就可以通过一定的化学转变与甘油醛的相对构型关联起来。

(1)D/L标记法：返回如果有几个手性碳原子，在费歇尔投影式中以编号高的手性碳确定D、L。

注意：（1）由于D/L标记法是以甘油醛作为参比物的，被标记的化合物必须与甘油醛有一定的联系。（2）在有多个手性碳原子时，D/L标记法只能标记其中一个碳原子的构型。（3）D/L标记法有很大的局限性，但在标记氨基酸和糖类化合物的构型时，仍普遍采用D/L标记法。R/S标记法：返回顺时针，R构型反时针，S构型基团次序为：a>b>c>d排在最后的原子或原子团放在离观察者最远的位置其他三个原子或原子团放在离观察者最近的平面上观察这三个原子或原子团按次序规则递减排列返回R/S标记法：在费歇尔投影式上进行R/S标记：返回R、S标记法也可以应用于费歇尔投影式的构型标记。例如，将（－）-乳酸投影式中按次序规则排在最后的－H放在离观察者最远的位置，从H－C键的延长线即从纸平面的右后方向左观察，－OH→－COOH→－CH3的排列为顺时针方向，为R构型，故其命名为（R）-(－)-乳酸。在费歇尔投影式上进行R/S标记：返回返回1.一个手性碳原子的构型为R或S只与手性碳原子上所连的原子或原子团在空间的相对位置次序有关。不能认为一个分子从R构型转化到另一个分子的S构型就一定进行了构型翻转，也不能认为一个分子从R构型转化到另一个分子的R构型就一定保持了原来的构型。2.旋光性化合物的构型（R、S或D、L）与其旋光方向（－或＋）没有必然的联系。旋光性化合物的构型是用人为规定的方法确定的。而旋光方向是旋光性化合物固有的性质，是用旋光仪在一定条件下实际测定的结果。

注意返回【例5-3】用R/S标记法标记A的构型，判断B,C,D与A是同一化合物还是对映体？解：化合物A的构型为S，化合物B的构型为R，化合物C的构型为S，化合物D的构型为S。化合物B与化合物A是对映体，化合物C、D与化合物A是同一化合物。5.3.2含两个手性碳原子化合物的对映异构返回5.3.2.1含两个不同手性碳原子化合物的对映异构Ⅰ或Ⅱ与Ⅲ或Ⅳ不是实物和镜像的关系。不为实物和镜像关系的异构体叫做非对映异构体，简称非对映体。

互为镜像关系，二者不能重合，是一对对映体互为镜像关系，二者不能重合，是一对对映体返回5.3.2.2含两个相同手性碳原子化合物的对映异构互为镜像关系，二者不能重合，是一对对映体同一个化合物返回在化合物Ⅲ的分子中存在一个对称面，分子的上半部和下半部互为实物和镜像，这两部分的旋光能力相同，但旋光方向相反，从而使旋光性在分子内被相互抵消，因此不具有旋光性。把这样的化合物叫做内消旋体（mesomer），用meso表示。

返回酒石酸异构体的物理性质酒石酸熔点

/℃

[α]溶解度（水）

pKa1

pKa2

右旋体左旋体外消旋内消旋170170206146+12°-12°0°0°13913920.61252.932.932.963.114.234.234.244.80返回5.4.1含有其他手性原子化合物的对映异构5.4不含手性碳原子的对映异构手性分子4个不同的基团(或孤对电子)四面体结构4个不同的基团(或孤对电子)四面体结构手性原子手性原子返回在丙二烯两端碳原子上各连两个不同基团时，由于两个π键相互垂直，所连的四个基团两两在相互垂直的平面上，整个分子没有对称面和对称中心，因此具有手性，存在一对对映体，例如：5.4.2有手性轴的化合物丙二烯型化合物返回将丙二烯型手性化合物中的双键用环状结构代替也得到手性化合物。返回联苯分子中两个苯环可绕中间的单键自由旋转，如果在苯环邻位上即2,2΄-和6,6΄-位置上引入体积较大的基团，则两个苯环围绕单键的旋转就要受到阻碍，以致它们不能处在同一个平面上，而必须互成一定的角度。当同一苯环上两个体积较大的取代基不相同时，分子就没有对称面和对称中心,分子就有手性，有对映异构体。联苯型化合物返回分子中某一平面两侧的结构不对称,这类化合物称为平面手性化合物。5.4.3有手性面的化合物当n=8，由于苯环周围的醚环太小，造成苯环的旋转受到阻力，分子和其镜像不能重合，分子具有手性。分子中苯环所在平面为手性平面。返回如果碳原子数增加到10（n=10），因为醚环足够大，苯环可以翻转，分子就没有手性。

返回螺手