第3章對映異構(gòu)

1、第三章第三章 對映異構(gòu)對映異構(gòu)1 偏振光和旋光活性偏振光和旋光活性2 對映異構(gòu)現(xiàn)象對映異構(gòu)現(xiàn)象3 對映異構(gòu)體的標(biāo)記對映異構(gòu)體的標(biāo)記4 非對映異構(gòu)體、內(nèi)消非對映異構(gòu)體、內(nèi)消 旋體和外消旋體旋體和外消旋體1 偏振光（偏振光（了解普通光和偏振光的區(qū)別了解普通光和偏振光的區(qū)別） 光具的波粒二象性，根據(jù)研究問題時(shí)，光具的波粒二象性，根據(jù)研究問題時(shí)，光產(chǎn)生影響的主要矛盾方面不同，表現(xiàn)出不光產(chǎn)生影響的主要矛盾方面不同，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。在研究物質(zhì)分子的對映異構(gòu)時(shí)，同的性質(zhì)。在研究物質(zhì)分子的對映異構(gòu)時(shí)，將光看成是將光看成是電磁波電磁波，光源就是電場和磁場的，光源就是電場和磁場的振動(dòng)源，光波沿振動(dòng)方向垂直的方向

2、傳遞，振動(dòng)源，光波沿振動(dòng)方向垂直的方向傳遞，因此光波是一種因此光波是一種橫波橫波。第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性每一個(gè)磁場振動(dòng)（產(chǎn)生磁波）都有一個(gè)與之對應(yīng)的，每一個(gè)磁場振動(dòng)（產(chǎn)生磁波）都有一個(gè)與之對應(yīng)的，且相互垂直的電場振動(dòng)，產(chǎn)生一電波。（未畫出）且相互垂直的電場振動(dòng)，產(chǎn)生一電波。（未畫出）H光傳遞方向光傳遞方向磁場振動(dòng)方向磁場振動(dòng)方向普通光：普通光：磁場磁場(或電場或電場)的振動(dòng)，可在以傳遞方向?yàn)檩S的振動(dòng)，可在以傳遞方向?yàn)檩S的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)360o的任一方向。一般光源發(fā)出的光就是如此。的任一方向。一般光源發(fā)出的光就是如此。偏振光：偏振光：Nicol棱鏡（晶）：能使普通光變成偏振光。棱鏡（

3、晶）：能使普通光變成偏振光。Nicol電場或磁場只在一個(gè)方向上振動(dòng)的光，叫平電場或磁場只在一個(gè)方向上振動(dòng)的光，叫平面偏振光，簡稱面偏振光，簡稱偏振光偏振光普通光普通光普通光普通光光源光源棱鏡棱鏡偏振光偏振光偏振光偏振光目前還幾乎沒有可直接發(fā)偏振光的光源。目前還幾乎沒有可直接發(fā)偏振光的光源。如何檢測偏振光呢？如何檢測偏振光呢？NicolNicol只在一個(gè)方只在一個(gè)方向是明亮視向是明亮視場場在任何一個(gè)在任何一個(gè)方向上都是方向上都是明亮視場明亮視場2 物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性偏振光盛液管振動(dòng)平面不變不不旋旋光光性性物物質(zhì)質(zhì)盛盛液液管管旋光性物質(zhì)如：葡萄糖旋光性物質(zhì)如：葡萄糖能使偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋

4、轉(zhuǎn)的物質(zhì)，稱能使偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，稱旋光性旋光性物質(zhì)，物質(zhì)，否則稱否則稱不旋光性物質(zhì)。不旋光性物質(zhì)。旋光性物質(zhì)能使偏振旋光性物質(zhì)能使偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性盛液管盛液管 起偏鏡起偏鏡光源光源平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn) 檢偏鏡檢偏鏡a aa a平面偏振光平面偏振光00000旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)怎樣測定物質(zhì)的旋光性呢?讀出的旋轉(zhuǎn)角度讀出的旋轉(zhuǎn)角度-旋光度旋光度盛液管盛液管起偏鏡起偏鏡光源光源平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)檢偏鏡檢偏鏡a aa a平面偏振光平面偏振光00000旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)右旋右旋（+ +）右）右旋物質(zhì)。

5、旋物質(zhì)。按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)左旋左旋（- -）左）左旋物質(zhì)旋物質(zhì) 從旋光儀上可直接讀出旋光性物質(zhì)從旋光儀上可直接讀出旋光性物質(zhì)的的旋光度，旋光度，“”的值和旋光方向。的值和旋光方向。根據(jù)物質(zhì)的旋光方向，可將旋光性物質(zhì)分根據(jù)物質(zhì)的旋光方向，可將旋光性物質(zhì)分為兩類，左旋光性物質(zhì)和右旋光性物質(zhì)。為兩類，左旋光性物質(zhì)和右旋光性物質(zhì)。左旋光性物質(zhì)左旋光性物質(zhì)右旋光性物質(zhì)右旋光性物質(zhì)不旋光性物質(zhì)不旋光性物質(zhì)旋光性物質(zhì)旋光性物質(zhì)物物質(zhì)質(zhì)盛液管盛液管左旋光性物質(zhì)左旋光性物質(zhì)右旋光性物質(zhì)右旋光性物質(zhì)盛液管不旋光性物質(zhì)不旋光性物質(zhì)測定測定旋光物質(zhì)旋光度旋光物質(zhì)旋光度值值的大小與的大小與盛液管長度盛液管

6、長度、溶溶液濃度液濃度、溶劑溶劑、溫度溫度及及光的波長光的波長有關(guān)。為了統(tǒng)一有關(guān)。為了統(tǒng)一交流定義了交流定義了比旋光度比旋光度。比旋光度比旋光度()在一定溫度下，將每在一定溫度下，將每1mL含含1g旋光物質(zhì)的溶液，在旋光物質(zhì)的溶液，在1dm長的盛液管中，光長的盛液管中，光源（鈉光）波長源（鈉光）波長()為為589nm時(shí)測得的旋光度。時(shí)測得的旋光度。計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：L da= Dt. 旋光儀上測得的旋光度旋光儀上測得的旋光度 L 盛液管長度盛液管長度(dm) t 測定時(shí)溫度測定時(shí)溫度() d 溶液的濃度溶液的濃度(g/ml) D 光源波長，通常是鈉光光源波長，通常是鈉光D線，波長為線，波

7、長為589nm物質(zhì)的比旋光度有大小和方向物質(zhì)的比旋光度有大小和方向，右旋光性物質(zhì)，右旋光性物質(zhì)計(jì)為計(jì)為“+”，左旋光性物質(zhì)計(jì)為，左旋光性物質(zhì)計(jì)為“-”。如右旋葡。如右旋葡萄糖的比旋光度為：萄糖的比旋光度為：tD+53o（溶劑）（溶劑）左旋果糖的比旋光度為：左旋果糖的比旋光度為：tD-92（溶劑）（溶劑）問題：如果測得某物質(zhì)的旋光度為右旋問題：如果測得某物質(zhì)的旋光度為右旋58，怎樣證明它不是左旋，怎樣證明它不是左旋302呢？呢？58o302o151o29o濃度稀釋一倍后濃度稀釋一倍后答案：答案：L da= Dt.第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)現(xiàn)象對映異構(gòu)現(xiàn)象（重點(diǎn)掌握）（重點(diǎn)掌握）1 對映異構(gòu)體和手性對

8、映異構(gòu)體和手性 同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化學(xué)中的一種普遍現(xiàn)同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化學(xué)中的一種普遍現(xiàn)象，對映異構(gòu)現(xiàn)象是一種新的同分異構(gòu)現(xiàn)象。象，對映異構(gòu)現(xiàn)象是一種新的同分異構(gòu)現(xiàn)象。為了清楚，歸納一下。為了清楚，歸納一下。對映異構(gòu)體也是同分異構(gòu)體之一對映異構(gòu)體也是同分異構(gòu)體之一同同分分異異構(gòu)構(gòu)現(xiàn)現(xiàn)象象構(gòu)造構(gòu)造異構(gòu)異構(gòu)立體立體異構(gòu)異構(gòu) 碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu) 位置異構(gòu)位置異構(gòu) 官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu) 互變異構(gòu)互變異構(gòu) 構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu) 幾何異構(gòu)幾何異構(gòu) 對映異構(gòu)對映異構(gòu) 實(shí)驗(yàn)事實(shí)：實(shí)驗(yàn)事實(shí)：CH3CHCOOHOH從肌肉中得到的肌肉乳酸+ 3.82。葡萄糖發(fā)酵得到的乳酸3.82。酸牛奶中得到的乳酸0。來

9、 源旋 光 性羥基丙酸 ( 乳酸 )同為乳酸，為什么會(huì)具有不同的光學(xué)性質(zhì)呢？同為乳酸，為什么會(huì)具有不同的光學(xué)性質(zhì)呢？對映異構(gòu)的發(fā)現(xiàn)對映異構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 這種這種互為實(shí)物與鏡像互為實(shí)物與鏡像（對映）關(guān)系，但又不（對映）關(guān)系，但又不能疊合的異構(gòu)現(xiàn)象稱為：能疊合的異構(gòu)現(xiàn)象稱為：對映異構(gòu)現(xiàn)象對映異構(gòu)現(xiàn)象。 1、對映異構(gòu)現(xiàn)象、對映異構(gòu)現(xiàn)象象手一樣，不能和自己的鏡像疊合的性質(zhì)，稱象手一樣，不能和自己的鏡像疊合的性質(zhì)，稱為為手性手性。 1848年，法國化學(xué)家年，法國化學(xué)家Pasteur在顯微鏡發(fā)現(xiàn)酒石酸在顯微鏡發(fā)現(xiàn)酒石酸鈉銨晶體有兩種晶體。鈉銨晶體有兩種晶體。 象人的左、右手的關(guān)系一樣。一個(gè)是左旋體，象人的左、右

10、手的關(guān)系一樣。一個(gè)是左旋體，一個(gè)是右旋體，而且將它們分別溶于水后，還是一個(gè)是右旋體，而且將它們分別溶于水后，還是均有旋光性均有旋光性說明了什么呢？說明了什么呢？ 互為對映關(guān)系的分子，如果不能重疊，就是互為對映關(guān)系的分子，如果不能重疊，就是不同的物質(zhì)，不同的物質(zhì)，是異構(gòu)體是異構(gòu)體，互稱：，互稱：對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體，簡稱對映體（簡稱對映體（enantiomer）。 結(jié)論：結(jié)論：其旋光性是由其分子決定的。其旋光性是由其分子決定的。不能和自己的鏡像疊合的分子，稱為手性分子不能和自己的鏡像疊合的分子，稱為手性分子物質(zhì)的旋光性就與分子的手性密切相關(guān)物質(zhì)的旋光性就與分子的手性密切相關(guān)有些分子之間互為鏡像與

11、實(shí)物的關(guān)系，但是不能有些分子之間互為鏡像與實(shí)物的關(guān)系，但是不能重迭。如乳酸：重迭。如乳酸：CH3C*H(OH)CO2H。HC*CH3OHCO2HHCH3CO2HOH互為實(shí)物與鏡像關(guān)系，但不能重合，這種性質(zhì)互為實(shí)物與鏡像關(guān)系，但不能重合，這種性質(zhì)稱為手征性（象手樣）或稱為手征性（象手樣）或手性手性（chirality），），具有手性的分子叫具有手性的分子叫手性分子手性分子。手性分子手性分子也就是也就是與其鏡像不能重合的分子。這種分子與自己的與其鏡像不能重合的分子。這種分子與自己的鏡像分子互為對映異構(gòu)體，簡稱對映體。鏡像分子互為對映異構(gòu)體，簡稱對映體。 手性分子是產(chǎn)生對映體的根本原因。凡手手性分子

12、是產(chǎn)生對映體的根本原因。凡手性分子一定不能和其鏡像重疊，一定有對映異性分子一定不能和其鏡像重疊，一定有對映異構(gòu)體。因此，分子具有構(gòu)體。因此，分子具有手性手性是產(chǎn)生對映異構(gòu)的是產(chǎn)生對映異構(gòu)的充分必要充分必要 條件。條件。B rFHC lC lHB rF鏡面鏡面手性碳原子手性碳原子:以四個(gè)單鍵和四個(gè)各不相同的原子或以四個(gè)單鍵和四個(gè)各不相同的原子或基團(tuán)相連的碳原子。分子中只含基團(tuán)相連的碳原子。分子中只含一個(gè)一個(gè)或或多個(gè)各不多個(gè)各不相同相同手性碳原子，這個(gè)分子就一定是手性分子。手性碳原子，這個(gè)分子就一定是手性分子。該分子就有對映異構(gòu)體。該分子就有對映異構(gòu)體。CH3CHCHCH2CH3ClOH*CHCH

13、CH2CH3OH*CH3CH2OH含兩個(gè)不同的手性碳原子（一定是手性分子）含兩個(gè)不同的手性碳原子（一定是手性分子）含兩個(gè)相同的手性碳原子（含兩個(gè)相同的手性碳原子（不一定是手性分子不一定是手性分子）手性碳原子的存在與否，即不是手性分子的充手性碳原子的存在與否，即不是手性分子的充分條件，也不是必要條件。分條件，也不是必要條件。什么分子才是手性什么分子才是手性分子呢？分子呢？CH3CCOOHHCH3CCOOHHHOH* 分析分析有旋光性的乳酸有旋光性的乳酸和和沒有旋光性的丙酸沒有旋光性的丙酸在結(jié)構(gòu)上的差別：在結(jié)構(gòu)上的差別：丙酸丙酸 乳酸乳酸 乳酸有手性碳原子或手性中心，用乳酸有手性碳原子或手性中心，

14、用“*C”標(biāo)示。標(biāo)示。正是這個(gè)手性碳原子的存在，改變了分子的對正是這個(gè)手性碳原子的存在，改變了分子的對稱性關(guān)系，綜合考查分子的總體對稱性，就會(huì)稱性關(guān)系，綜合考查分子的總體對稱性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)乳酸分子發(fā)現(xiàn)乳酸分子缺乏某些對稱性缺乏某些對稱性。 2、分子的手性與對稱性、分子的手性與對稱性 分子的手性與分子中是否存在某些分子的手性與分子中是否存在某些對稱因?qū)ΨQ因素素有關(guān)。如果分子缺乏某些有關(guān)。如果分子缺乏某些對稱因素的分子就對稱因素的分子就是手性分子；是手性分子；反之，反之，為非手性分子。為非手性分子。對稱因素對稱因素是與特定的是與特定的對稱操作對稱操作相聯(lián)系的。相聯(lián)系的。 研究結(jié)果表明：研究結(jié)果表明：

15、對稱因素有哪些呢對稱因素有哪些呢?2.1 2.1 對稱軸對稱軸 （symmetrical axis）定義：定義：如果有一條穿過分子的直線，分子以它如果有一條穿過分子的直線，分子以它為軸旋轉(zhuǎn)一定角度后，可以獲得原來分子相同為軸旋轉(zhuǎn)一定角度后，可以獲得原來分子相同的形象，稱此直線為該分子的的形象，稱此直線為該分子的對稱軸對稱軸。CCClClHHlHHHHHHHHCCHHCH3CH3旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360o/2，n=2，稱為，稱為2重對稱軸，記為重對稱軸，記為C4旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360o/4，n=4，稱為，稱為4重對稱軸，記為重對稱軸，記為C6旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360o/6，n=6，稱為，稱為6重對稱軸，記為重對稱軸，記為C

16、2 如果分子繞旋轉(zhuǎn)軸如果分子繞旋轉(zhuǎn)軸 (360o/n)度，分子復(fù)度，分子復(fù)原，該軸稱為該分子的原，該軸稱為該分子的n重對稱軸，記為重對稱軸，記為CnC2C4C6有對稱軸的分子是不是手性分子呢有對稱軸的分子是不是手性分子呢?ClClHHHHC2CCHHCH3CH3C2CCHHCH3CH3C2C2ClClHHHH2.2 2.2 對稱面對稱面 （symmetrical plane）定義：定義：如果在分子中有一個(gè)平面，可將分子分如果在分子中有一個(gè)平面，可將分子分成兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分互為成兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分互為實(shí)物和鏡像的實(shí)物和鏡像的關(guān)關(guān)系，稱此平面為該分子的對稱面。系，稱此平面為該分子的對稱面。結(jié)

17、論：結(jié)論：有對稱軸的分子，不一定是手性或非手有對稱軸的分子，不一定是手性或非手性分子。性分子。結(jié)論：結(jié)論：凡存在有對稱面的分子，它就能和自己凡存在有對稱面的分子，它就能和自己的鏡像完全重合，該分子為非手性分子，它也的鏡像完全重合，該分子為非手性分子，它也就就沒有對映異構(gòu)體沒有對映異構(gòu)體。 如果分子屬平面形分子，分子所在平面也就是如果分子屬平面形分子，分子所在平面也就是該分子的對稱面該分子的對稱面苯分子共有苯分子共有7個(gè)個(gè)對稱面對稱面CH3H3CHHCH3H3CHHCOOHCH3HCHCOOHCH3HCOOHCH3HCCOOH- -COOHCH3HCCOOHH3CHCOOHCH3HCCOOHH2

18、.3 對稱中心對稱中心(symmetrical center) 如果分子中一個(gè)假想如果分子中一個(gè)假想點(diǎn)（中心）點(diǎn)（中心），若通過該點(diǎn)，若通過該點(diǎn)的任意兩端（相反方向）等距離處，均具有相的任意兩端（相反方向）等距離處，均具有相同的原子（或基團(tuán)），則此點(diǎn)稱為該分子的同的原子（或基團(tuán)），則此點(diǎn)稱為該分子的對對稱中心稱中心。 1HHHHHHH3CCH3綜上所述綜上所述：凡具有對稱面，對稱中心或二者都有：凡具有對稱面，對稱中心或二者都有的分子，沒有手性，為非手性分子，能與自己的的分子，沒有手性，為非手性分子，能與自己的鏡像分子重疊，沒有對映異構(gòu)體。鏡像分子重疊，沒有對映異構(gòu)體。凡不具有對稱面，也不具有對

19、稱中心的分子，凡不具有對稱面，也不具有對稱中心的分子，就非常可能是手性分子。但有例外。一般就可就非?？赡苁鞘中苑肿?。但有例外。一般就可認(rèn)為是手性分子。認(rèn)為是手性分子。嚴(yán)格地講：嚴(yán)格地講：不具有不具有更迭對稱軸更迭對稱軸的分子，一定是的分子，一定是手性分子手性分子分子的手性與分子中分子的手性與分子中是否存在對稱因素有關(guān)是否存在對稱因素有關(guān)，而而手性碳原子只是使分子產(chǎn)生手性的因素之一。雖然分子中有兩個(gè)手性碳原子，但分子有一個(gè)對雖然分子中有兩個(gè)手性碳原子，但分子有一個(gè)對稱面，就沒有手性，該分子是一個(gè)非手性分子，稱面，就沒有手性，該分子是一個(gè)非手性分子，能與自己的鏡像重疊，該分子沒有對映異構(gòu)體。能與自

20、己的鏡像重疊，該分子沒有對映異構(gòu)體。 *H3CHHCH3HHH3CHHCH3HHOHOHOHHHHCH3CH3*分子中也有兩個(gè)手性碳原子，但整個(gè)分子不具分子中也有兩個(gè)手性碳原子，但整個(gè)分子不具有手性。有手性。 分子是否產(chǎn)生手性的根本原因在于分子中分子是否產(chǎn)生手性的根本原因在于分子中有無某些對稱因素（有無某些對稱因素（更迭對稱軸更迭對稱軸）的存在，分子）的存在，分子中含手性碳原子，雖既不是產(chǎn)生分子手性的充分中含手性碳原子，雖既不是產(chǎn)生分子手性的充分條件，也不是必要條件。條件，也不是必要條件。但含手性碳原子的分子卻是一大類，而且很重要但含手性碳原子的分子卻是一大類，而且很重要的一類手性分子來源。的

21、一類手性分子來源。第三節(jié)第三節(jié) 含一個(gè)手性碳原子化合物的對映異構(gòu)含一個(gè)手性碳原子化合物的對映異構(gòu)1、含一個(gè)手性碳原子的分子一定是手性分子、含一個(gè)手性碳原子的分子一定是手性分子B rFHC lC lHB rF兩者互為對映異構(gòu)體，任何一種物質(zhì)都具有旋兩者互為對映異構(gòu)體，任何一種物質(zhì)都具有旋光性，其中一個(gè)是左旋體，另一個(gè)是右旋體。光性，其中一個(gè)是左旋體，另一個(gè)是右旋體。旋光值相同，方向不同旋光值相同，方向不同。COOHCH3OHHCOOHCH3OHHCCCOOHCOOHCH3H3CHOOHHH-*兩種不同的構(gòu)型（立體型像）兩種不同的構(gòu)型（立體型像）, ,分別代表兩種不同分別代表兩種不同乳酸，一個(gè)是乳

22、酸，一個(gè)是右旋乳酸右旋乳酸，一個(gè)是，一個(gè)是左旋乳酸左旋乳酸。如：乳酸分子（如：乳酸分子（CH3CHOHCOOH）兩種乳酸均具有旋光性，又都叫光活性物質(zhì)，兩種乳酸均具有旋光性，又都叫光活性物質(zhì)，它們旋光大小相等，方向相反。它們旋光大小相等，方向相反。*右旋體右旋體=+3.82o從肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的乳酸從肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的乳酸葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸從酸牛乳中得到的乳酸從酸牛乳中得到的乳酸左旋體左旋體=-3.82oCOOHCH3OHHCCOOHCH3HOHCOOHCH3OHHCCOOHH3COHH-=0o沒有旋光性沒有旋光性COOHCH3OHHCOOHCH3OHH-+左、右旋乳酸左、右旋乳

23、酸的等量混合物的等量混合物2、外消旋體、外消旋體 由一對對映體的左旋體與右旋體的等量混由一對對映體的左旋體與右旋體的等量混合物，稱為合物，稱為外消旋體外消旋體，外消旋體，外消旋體沒有旋光性沒有旋光性BrFHClClHBrF兩者等到量混合后，構(gòu)成外消旋體。兩者等到量混合后，構(gòu)成外消旋體。 使左旋體或右旋體轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍獾耐庀棺笮w或右旋體轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍獾耐庀w的體的過程過程，稱為，稱為外消旋化外消旋化。COOHCH3OHHCCOOHCH3HOH3、手性碳原子構(gòu)型的表示方法、手性碳原子構(gòu)型的表示方法立體式：立體式：HCHOOHHOCH2(1)以手性碳原子為投影中心，把橫向的基團(tuán)朝以手性碳原子為投

24、影中心，把橫向的基團(tuán)朝外（外（伸向觀察者伸向觀察者），豎向的朝里（），豎向的朝里（遠(yuǎn)離觀察者遠(yuǎn)離觀察者）2、觀察者正對分子模型觀察分子，把分子垂、觀察者正對分子模型觀察分子，把分子垂直投影到紙面上，手性碳原子上的四個(gè)價(jià)鍵投直投影到紙面上，手性碳原子上的四個(gè)價(jià)鍵投影成一個(gè)影成一個(gè)“十十”字架，手性碳正好在十字交差字架，手性碳正好在十字交差點(diǎn)上。點(diǎn)上。HC H2O HC HOO HHCHOOHHOCH2CCHOHOCH2HOHOHHCHOCH2OHHCH2OHCHOOHHCHOOHHOCH2因此，因此，F(xiàn)ischer投影式就被賦予了投影式就被賦予了“橫前豎后橫前豎后碳居中碳居中”的立體含義的立體含

25、義。COOHHOHCH3COOHHH3CHOCOOHHOHCH3COOHHOHCH3abcdCabcdabcd1、不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。、不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。2、投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)、投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)n次次90，當(dāng)，當(dāng)n為偶整為偶整數(shù)時(shí)，數(shù)時(shí)，構(gòu)型不變構(gòu)型不變；當(dāng)；當(dāng)n為奇整數(shù)時(shí)，為原物的對為奇整數(shù)時(shí)，為原物的對映體。映體。 3、任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次，、任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次，構(gòu)型不變。構(gòu)型不變。任任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換奇數(shù)次，意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換奇數(shù)次，構(gòu)型變?yōu)樵肿拥膶?gòu)型變?yōu)樵肿拥膶τ丑w。映體。4、如果固定其中一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，其它三個(gè)依如果固定其中一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，其它三個(gè)依次旋轉(zhuǎn)，次旋轉(zhuǎn)，構(gòu)型改變。構(gòu)

26、型改變。HCHOOHHOCH2CHOHOCH2HCHOHCHOHOCH2CHOOHHOCH2HCHO對映體CH3CH3ClHCHOCHOHCl 旋轉(zhuǎn)180 ClHCHOCCH3ClHCHOCCH3旋轉(zhuǎn)90 OHHOCH2HCHOOHHOCH2HCHOCOHHOCH2HCHOOHHOCH2HCHOCOHHOCH2HCHOC互為對映異構(gòu)體互為對映異構(gòu)體OHHOCH2HCHOOHHOCH2HCHOOHHOCH2HCHOOHHOCH2HCHOCOHHOCH2HCHOCOHHOCH2HCHOC基準(zhǔn)基準(zhǔn)調(diào)奇數(shù)次，構(gòu)調(diào)奇數(shù)次，構(gòu)型變?yōu)樾妥優(yōu)閷τ丑w對映體調(diào)偶數(shù)次調(diào)偶數(shù)次等同等同OHHOCH2HCHOOHHOC

27、H2HCHOOHHOCH2HCHOCOHHOCH2HCHOC第四節(jié)第四節(jié) 含兩個(gè)手性碳原子化合物的對映異構(gòu)含兩個(gè)手性碳原子化合物的對映異構(gòu)分子分子中含中含有兩有兩個(gè)手個(gè)手性碳性碳原原兩個(gè)不相同手性兩個(gè)不相同手性碳原子的分子碳原子的分子兩個(gè)相同手性碳兩個(gè)相同手性碳原子的分子原子的分子對映異構(gòu)情況如何呢對映異構(gòu)情況如何呢?CHCHOH*ClCO2HHOCH2OHCO2HHOCH2HHOHCO2HHOCH2HH12ClClClClOHCO2HHOCH2HHOHCO2HHOCH2HH34ClOHCO2HHOCH2HHClOHCO2HHOCH2HH12OHCO2HHOCH2HHOHCO2HHOCH2HH

28、34OHCO2HHOCH2HHOHCO2HHOCH2HH34ClCl1、兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物、兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物1和和2是一對對映是一對對映異構(gòu)體，異構(gòu)體，其中：其中：一個(gè)是左旋一個(gè)是左旋體，另一個(gè)是右旋體，另一個(gè)是右旋體體3和和4是一對對映是一對對映異構(gòu)體異構(gòu)體其中：其中：一個(gè)是左一個(gè)是左旋體，另一個(gè)是旋體，另一個(gè)是右旋體右旋體ClOHCO2HHOCH2HHClHOCO2HHOCH2HH12ClHOCO2HHOCH2HHClOHCO2HHOCH2HH34 1和和3、4互為互為非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體，2和和3、4也是也是非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體。ClOHCO2HHOCH2H

29、HClHOCO2HHOCH2HH12ClHOCO2HHOCH2HHClOHCO2HHOCH2HH34 分子中含多個(gè)分子中含多個(gè)不相同不相同手性碳原子的手性碳原子的立體異立體異構(gòu)體構(gòu)體的數(shù)目為：的數(shù)目為：2n個(gè)，個(gè)，2n-1對對映體。對對映體。如：如：2個(gè)不同手性碳為個(gè)不同手性碳為；22=4個(gè)，個(gè)，2對對映異構(gòu)對對映異構(gòu)3個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)；23=8個(gè)，個(gè)，22=4對。對。2、含兩個(gè)相同物性碳的化合物、含兩個(gè)相同物性碳的化合物OHOHCO2HHHOHOHCO2HHH12CO2HCO2H34OHOHCO2HHHOHOHCO2HHHCO2HCO2HOHOHCO2HHHHOHOCO2HHH12CO2HCO2HO

30、HHOCO2HHHHOOHCO2HHH34CO2HCO2HCHCHOH*OHCO2HHOCH21和和2是相同的分子是相同的分子又稱內(nèi)消旋體又稱內(nèi)消旋體3和和4是對映體，是對映體，兩者兩者的等量混合物構(gòu)成外消的等量混合物構(gòu)成外消旋體旋體OHOHCO2HHHHOHOCO2HHH12CO2HCO2HOHHOCO2HHHHOOHCO2HHH34CO2HCO2H內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體：分子中有成對出現(xiàn)的手性碳原子時(shí)，分子中有成對出現(xiàn)的手性碳原子時(shí)，每一對手性碳原子的構(gòu)型恰好相反，其旋光性相每一對手性碳原子的構(gòu)型恰好相反，其旋光性相互抵消，化合物為不旋光性物質(zhì)。該分子稱內(nèi)消互抵消，化合物為不旋光性物質(zhì)。該分子稱

31、內(nèi)消旋體（旋體（meso)。1、D/L標(biāo)記法標(biāo)記法Fischer提出以甘油醛作為標(biāo)準(zhǔn)化合物，人為提出以甘油醛作為標(biāo)準(zhǔn)化合物，人為規(guī)定：（規(guī)定：（+）-甘油醛的構(gòu)型為甘油醛的構(gòu)型為D-型；型； （-） -甘油醛的構(gòu)型為甘油醛的構(gòu)型為L-型。型。 CHOCHOHHOHHOCH2OHCH2OH D-（+）-甘油醛甘油醛 L-（-）-甘油醛甘油醛 第五節(jié)第五節(jié) 手性碳原子構(gòu)型的命名規(guī)則手性碳原子構(gòu)型的命名規(guī)則碳鏈直立，編號最小的碳原子在上方，手碳鏈直立，編號最小的碳原子在上方，手性碳原子上的性碳原子上的羥基在右邊為羥基在右邊為D型型；在左邊在左邊為為L型型。 D-（+）-甘油醛甘油醛 L-（-）-甘油

32、醛甘油醛 注意投影規(guī)則：注意投影規(guī)則：CHOHOHCH2OHCHOHOHCH2OH123123COOHCOOHCH3CH3HHH2NNH2L-丙氨酸丙氨酸 D-丙氨酸丙氨酸 2、R/S 標(biāo)記法標(biāo)記法12431、 將連于手性碳原子上的四個(gè)原子或基團(tuán)按將連于手性碳原子上的四個(gè)原子或基團(tuán)按 “次序規(guī)則次序規(guī)則”由大到小排列成序。由大到小排列成序。 R/S標(biāo)記法是用拉丁文：標(biāo)記法是用拉丁文：Rectus(右右)，Sinister(左）的第一個(gè)字母來表示手性碳的左）的第一個(gè)字母來表示手性碳的構(gòu)型，規(guī)則與方法如下構(gòu)型，規(guī)則與方法如下CH2CH3HOHCH32. 將將最低序次最低序次的原子或基團(tuán)遠(yuǎn)離觀察者，

33、然后在的原子或基團(tuán)遠(yuǎn)離觀察者，然后在最小基團(tuán)的反向延長線上觀察另外三個(gè)朝向觀察最小基團(tuán)的反向延長線上觀察另外三個(gè)朝向觀察者的原子或基團(tuán)者的原子或基團(tuán)由大到小的序次由大到小的序次。若為。若為順時(shí)針方順時(shí)針方向向，記為，記為R構(gòu)型構(gòu)型；若為；若為反時(shí)針方向反時(shí)針方向則記為則記為S構(gòu)型構(gòu)型。OHC2H5CH3HOHC2H5CH3HS-型型 R-型型 H HO OH HC C2 2H H5 5C CH H3 3H HO OH HC C2 2H H5 5C CH H3 3R RS S(R)-2-丁醇丁醇(S)-2-丁醇丁醇CCH3CH2CH3OHHCCH3CH2CH3OHH(R)-2-羥基丙酸羥基丙酸(

34、S)-2-羥羥 基丙酸基丙酸123123123123OHCOOHCH3HCOOHCH3HHO 在在Fischer投影式中，投影式中，若優(yōu)先次序最低的原子或若優(yōu)先次序最低的原子或基團(tuán)位于基團(tuán)位于豎豎鍵鍵，其余三個(gè)原子或基團(tuán)的優(yōu)先次序，其余三個(gè)原子或基團(tuán)的優(yōu)先次序由高到低在紙平面上以由高到低在紙平面上以順時(shí)針排列為順時(shí)針排列為R-型型，反時(shí)反時(shí)針排列為針排列為S-型型。 可直接從可直接從Fischer投影式來確定其投影式來確定其R、S構(gòu)型。構(gòu)型。O HHC H2O HO H CRRO HHC H2O HO H CSRCH3SCH2CH3ClBrS若優(yōu)先次序最低的原子或基團(tuán)位于若優(yōu)先次序最低的原子或

35、基團(tuán)位于橫橫鍵鍵（是面（是面對觀察者），其余原子或基團(tuán)序次由高到低在對觀察者），其余原子或基團(tuán)序次由高到低在紙平面上以紙平面上以順時(shí)針排列為順時(shí)針排列為S-型型，反時(shí)針排列的反時(shí)針排列的為為R-型型。 （與構(gòu)型上觀察相反）（與構(gòu)型上觀察相反）OHHCH2OHCHORSRCH2CH3ClSCH3Br“橫反豎同橫反豎同”(R)-乳酸乳酸 (S)-2-氯氯-2-溴丁烷溴丁烷CHOOHHCH3CH2OHSRCH2CH3ClBrSS (2R,3R)-酒石酸酒石酸CO2HCO2HOHHOHH1234(1R,2S)-1-苯基苯基-1-氯氯-2-溴丙烷溴丙烷 C2: OH CO2H CHCO2H HOHC3:

36、 OH CO2H CHCO2H HOHHHCH3BrCl123C1: Cl CHBrCH3 C6H5 HC2: Br CHClC6H5 CH3H說明：說明： 1、D/L、R/S標(biāo)記的是標(biāo)記的是分子的構(gòu)型分子的構(gòu)型，是兩個(gè)不，是兩個(gè)不同的系統(tǒng)，同的系統(tǒng)，沒有必然聯(lián)系。沒有必然聯(lián)系。D型化合物可以是型化合物可以是R型，也可能是型，也可能是S型；反之亦然。型；反之亦然。2、 D/L、R/S僅標(biāo)記的是僅標(biāo)記的是分子的構(gòu)型分子的構(gòu)型，與手性，與手性分子的分子的旋光方向旋光方向（+）或或（-）之間之間沒有必然聯(lián)系沒有必然聯(lián)系。D或或R型化合物可以是右旋體，也可以是左旋體。型化合物可以是右旋體，也可以是左旋

37、體。3、一對對映體中，一個(gè)為、一對對映體中，一個(gè)為R構(gòu)型，另一個(gè)必構(gòu)型，另一個(gè)必為為S構(gòu)型。構(gòu)型。 OHHOHCH2OHOHCHCH2OHOHCRS第六節(jié)第六節(jié) 脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)脂環(huán)化合物的立體異構(gòu) 1、產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：由于環(huán)的存在，阻礙了環(huán)中由于環(huán)的存在，阻礙了環(huán)中CC鍵的自由旋轉(zhuǎn)鍵的自由旋轉(zhuǎn), ,環(huán)平面把空間分為兩半環(huán)平面把空間分為兩半。 2、產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件：一取代脂環(huán)衍生物沒有順反異構(gòu)。一取代脂環(huán)衍生物沒有順反異構(gòu)。一、順反異構(gòu)一、順反異構(gòu)一取代脂環(huán)衍生物有對映異構(gòu)嗎？一取代脂環(huán)衍生物有對映異構(gòu)嗎？CH3CH3沒有手性碳，分沒有手性碳，分子有對稱面子有對稱面二取代以上就可能有順反

38、異構(gòu)體二取代以上就可能有順反異構(gòu)體。在標(biāo)記脂環(huán)。在標(biāo)記脂環(huán)化合物順反異構(gòu)體時(shí)，一般用化合物順反異構(gòu)體時(shí)，一般用順反順反標(biāo)記法。標(biāo)記法。相同基團(tuán)（取代基或相同基團(tuán)（取代基或H）在環(huán)平面同側(cè)時(shí)為順式，）在環(huán)平面同側(cè)時(shí)為順式，異側(cè)為反式。異側(cè)為反式。CH3CH3*分別都有對映異構(gòu)體分別都有對映異構(gòu)體CH3CH3HHHCH3HCH3順順-1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷 CH3ClHH順順-1-甲基甲基-3-氯環(huán)丁烷氯環(huán)丁烷 無順反異構(gòu)無順反異構(gòu) 有順反異構(gòu)有順反異構(gòu) 二、脂環(huán)化合物的對映異構(gòu)二、脂環(huán)化合物的對映異構(gòu) COOHCOOHHHHH* * *順順-1,2-環(huán)丙烷二羧酸環(huán)丙烷二羧酸反反-1,2

39、-環(huán)丙烷二羧酸環(huán)丙烷二羧酸（1R, 2S）-1,2-環(huán)丙烷環(huán)丙烷 二羧酸二羧酸COOHCOOHHHHHCOOHCOOHHHHH* * * * *內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體（有對稱面）（有對稱面）一對對映異構(gòu)體一對對映異構(gòu)體（1S, 2S）（1R, 2R）環(huán)狀化合物分子中含手性碳也可能產(chǎn)生對映異環(huán)狀化合物分子中含手性碳也可能產(chǎn)生對映異構(gòu)構(gòu)CO2HHO2CCO2HHO2C*沒有手性碳原子沒有手性碳原子CH3*注意：注意：環(huán)狀化合物有多個(gè)不相同手性碳原子時(shí)，環(huán)狀化合物有多個(gè)不相同手性碳原子時(shí)，對映異構(gòu)體的數(shù)目，比對映異構(gòu)體的數(shù)目，比2n少少有機(jī)化合物的順/反構(gòu)型還與化合物的生理活性、藥理作用有著緊密的聯(lián)系。

40、Insect pheromones - Bombykol, the sex lure excreted by thefemale silkworm moth, has the trans/cis arrangement. The other3 geometric isomers (cis/cis, cis/trans, trans/trans) are ineffective.BOMBYKOL cistransCH3(CH2)2HHH(CH2)9OHH蠶素醇蠶素醇昆蟲昆蟲信息信息素素蠶素醇有四種幾何異構(gòu)體，其中只有蠶素醇有四種幾何異構(gòu)體，其中只有trans/cis這這種結(jié)構(gòu)具有生理活性；而種結(jié)

41、構(gòu)具有生理活性；而cis/cis，cis/trans和和trans/ trans 這三種結(jié)構(gòu)都沒有生理活性這三種結(jié)構(gòu)都沒有生理活性NOONOOHNOONOOH手性藥物的旋光異構(gòu)與生物活性手性藥物的旋光異構(gòu)與生物活性(S)-異構(gòu)體，異構(gòu)體， 畸胎劑畸胎劑 (R)-異構(gòu)體，異構(gòu)體， 鎮(zhèn)靜劑鎮(zhèn)靜劑 第七節(jié)第七節(jié) 不含手性碳原子的手性分子不含手性碳原子的手性分子CH2CCH2CH2CCH2CCCHHHH當(dāng)兩端碳上連結(jié)的取代基時(shí)就會(huì)產(chǎn)物對映異構(gòu)體。當(dāng)兩端碳上連結(jié)的取代基時(shí)就會(huì)產(chǎn)物對映異構(gòu)體。CCCHHCH3CCCHHCH3HHCCCHHCCCHHHHHH 它們都能與自己的鏡像疊合，兩代表它們都能與自己的

42、鏡像疊合，兩代表的是同一種分子。的是同一種分子。CCCHHCH3CH3CCCHHCH3CH3 當(dāng)丙二烯的兩端當(dāng)丙二烯的兩端分別分別都連接的是兩個(gè)不相都連接的是兩個(gè)不相同的基團(tuán)時(shí)，分子就有對映異構(gòu)體。而同的基團(tuán)時(shí)，分子就有對映異構(gòu)體。而任何一任何一端端連接兩個(gè)相同的基團(tuán)，就不具有對映異構(gòu)體。連接兩個(gè)相同的基團(tuán)，就不具有對映異構(gòu)體。兩者的關(guān)系：兩者的關(guān)系：是對映體是對映體兩端被取代的丙二烯為什么有對映異構(gòu)呢？兩端被取代的丙二烯為什么有對映異構(gòu)呢？CCCHHCH3CH3分子中有一條性軸。分子中有一條性軸。兩端碳上的四個(gè)基團(tuán)繞手性軸成螺旋形排列，如兩端碳上的四個(gè)基團(tuán)繞手性軸成螺旋形排列，如上成左螺旋形

43、排列。上成左螺旋形排列。該軸被稱為手性軸該軸被稱為手性軸。CH3HH3CH丙二烯型化合物的丙二烯型化合物的R/S構(gòu)型的確定構(gòu)型的確定正對手性軸，讓橫向的基團(tuán)靠近觀察者，投正對手性軸，讓橫向的基團(tuán)靠近觀察者，投影分子影分子CCCHHCH3CH3HH3CHCH3基團(tuán)次序，按次序規(guī)則，基團(tuán)次序，按次序規(guī)則，加前優(yōu)于后加前優(yōu)于后1342R構(gòu)形構(gòu)形（R）-2，3-戊二烯戊二烯abdc 當(dāng)取代基的體積都相對較大時(shí)，由于相當(dāng)取代基的體積都相對較大時(shí)，由于相互排斥作用，兩個(gè)苯環(huán)不能共平面，同時(shí)互排斥作用，兩個(gè)苯環(huán)不能共平面，同時(shí)C-C鍵的旋轉(zhuǎn)受阻。鍵的旋轉(zhuǎn)受阻。 2. 聯(lián)苯型化合物聯(lián)苯型化合物 它們互為實(shí)物與

44、鏡像的關(guān)系，但不能疊它們互為實(shí)物與鏡像的關(guān)系，但不能疊合，是一對對映體，其中一個(gè)是左旋體，另一合，是一對對映體，其中一個(gè)是左旋體，另一個(gè)是右旋體。個(gè)是右旋體。CH3CH2CH3H3CCH3CH2HOOCO2NCOOHNO2NO2COOHNO2COOHNO2COOHNO2COOH第八節(jié)第八節(jié) 外消旋體的拆分外消旋體的拆分外消旋體：外消旋體：是一對對映異構(gòu)體構(gòu)成的混和物。是一對對映異構(gòu)體構(gòu)成的混和物。外消旋體的拆分：外消旋體的拆分：將外消旋體中的左旋體與右將外消旋體中的左旋體與右旋體彼此分開的過程。旋體彼此分開的過程。一、對映異構(gòu)體性質(zhì)上的異同一、對映異構(gòu)體性質(zhì)上的異同 對映異構(gòu)體在性質(zhì)上表現(xiàn)為，非手性條件對映異構(gòu)體在性質(zhì)上表現(xiàn)為，非手性條件下相同，手性條件下相異。下相同，手性條件下相異。酒石酸的物理性質(zhì)如下：酒石酸的物理性質(zhì)如下：名稱名稱熔點(diǎn)熔