第六章 手性分子

第6章手性分子一、手性分子和对映异构手性：一个物体若与其镜像不能重合，称这个物体具有手性；也叫手征性不能与自身镜像重合的分子称为手性分子。一个分子是否具有手性与其对称性有关：1）对称面若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与镜像的关系，则此平面是分子的对称面。用σ表示。2）对称中心若分子中有一点，从分子中的任一原子或基团出发，向该点引一直线，若在距该点等距离处，有一相同的原子或基团，这点是对称中心，用i表示。i凡是分子中具有对称面或对称中心的分子是非手性分子；反之分子具有手性。

凡是手性分子必有互为镜像的两种构型，互为镜像的两种构型的异构体叫做一对对映体。这种立体异构称为对映异构。注意：要把一种构型转变成它的对映异构体，必须断裂分子中的化学键，然后对调两个基团的位置。手性碳原子：连有四个不同基团的碳原子注：1.若分子中仅有一个手性碳原子，则该分子为手性分子，就存在一对对映异构体。2.有些分子不含手性碳原子，但其仍为手性分子3.有的分子中含有多个手性碳原子，但其不是手性分子二、旋光性和比旋光度

一对对映体，它们的一般物理性质（如：熔沸点、密度、折光率、在非手溶剂中的溶解度以及光谱性质）相同，但它们对偏振光的作用不同。1）偏振光

普通光线尼克尔棱镜平面偏振光2）旋光性能使偏振光发生偏转的性质，称为旋光性；具有这种性质的物质，称为旋光性物质（光活性物质）；反之为非光活性物质。使偏振光振动方向旋转的角度称为旋光度，用α表示。使偏振光振动方向向左旋称为左旋体，用“－”表示；向右旋的称为右旋体，用“+”表示。注：①凡是手性分子，都有旋光性；非手性分子无旋光性②一对对映体对偏振光的作用正好相反，一个使偏振光左旋，一个使之右旋，旋光度数值相等。3）旋光性的测量用旋光仪进行测量。[α]表示比旋光度；α旋光仪中读到的旋光度；L盛液管的长度；（dm）C溶液的浓度；（g/ml）比旋光度与入射光的波长、温度和溶剂有关，常将[α]写作[α]λt葡萄糖：[α]D25=+52.5°4）比旋光度在不用水做溶剂时，需注明溶剂的名称:酒石酸在5%的乙醇溶液中其比旋光度为[α]D25=+3.79°(5%乙醇)物理意义：1mL含1g旋光性物质的溶液，在1dm长的盛样管中，利用一定波长的入射光(钠单色光，D，λ=586.3nm)测得的旋光度三、含一个手性碳原子化合物的对映异构1、手性碳：常用“*”表示*含有一个手性碳原子的化合物，一定是手性分子。有一对对映体，其中一个是左旋，一个是右旋。如乳酸:[α]D15=+3.8°，[α]D15=-3.8°外消旋体：等量的左、右旋体的混合物注意：①外消旋体没有旋光性；②外消旋体与其左、右旋体的物理性质不同；③一般的物理方法不能分离外消旋体。2、构型的表示方法1）球棒模型2）透视式（或伞形式）“楔前虚后实平面”透视式3）菲舍尔（Fischer）投影式投影规则：①手性碳放在纸面上，②伸向纸面前方的键放在横键上，伸向纸面后方的键放在竖键上（横前竖后）；③主链竖着写，命名时编号小的碳在最上方。注：1）不能任意调换两基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的对映体；2）将投影式在纸面内平移或转动180°时，分子构型保持不变；3）离开纸面翻转180°或在纸面内旋转90°的奇数倍，构型反转。3、构型的标记1）D-L标记法——相对构型标记D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛HOCOOHHCH3OHCOOHHCH3L-(+)-乳酸D-(-)-乳酸注：D、L与左右旋无关，D、L表示相对构型；而左、右旋通过旋光仪测定结果。2)R-S标记法——绝对构型标记法：取代基的优先次序规则:①取代基按其第一个原子的原子序数大小排列，原子序数大者为“较优”基团。若为同位素，则质量重的定为“较优”基团。I＞Br＞Cl＞F＞OH＞NH2＞CH3＞D＞H②如果两个基团的第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，以此类推。

③含有双键或叁键基团，可以分解为连有两个或三个相同原子。标记方法：若a>b>c>d,d在离视线最远处；若a>b>c为“顺”——R型若a>b>c为“逆”——S型S-R-OH.>COOH>CH3>HR-乳酸（R-2-羟基丙酸）如果：a>b>c>dd在横键上S-R-顺时针：S-逆时针：R-S-d在竖键上顺时针：R-逆时针：S-R-在菲舍尔投影式练习：1、用R-S标记法给下列化合物命名答案：1）R-2-氯丙酸，2）S-2-氨基丙酸，3）S-1-氯-1-溴乙烷。4）R-1-甲氧基-2-氯丙烷，5）S-2-羟基丁烷2-羟基-3-氯丁二酸（氯代苹果酸）(Ⅰ)2R,3R-(Ⅱ)2S,3S-(Ⅲ)2R,3S-(Ⅳ)2S,3R-含有两个不同手性碳原子的化合物四、含多个手性碳原子化合物的对映异构体表3-8氯代苹果酸的物理性质ⅠⅡ（2R，3R）-（2S，3S）-