對映異構現(xiàn)象課件

對映異構現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)§3－4對映異構現(xiàn)象1848年

Pasteur（巴斯德

法國化學家）在顯微鏡下用鑷子將外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。

§3.4.1含手性碳原子化合物的對映異構體晾語妹瓣妄罷嶺梅市密躥星偷蹋煮鎂蘸傣幣窒束給川佃艱可婆訛奶春數(shù)旭-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象對映異構現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)§3－4對映異構現(xiàn)象1811861年

Butlerov（布特列洛夫

俄國化學家）在德國自然科學代表大會上作了《論物質化學結構》的報告從而建立了化學結構學說，說明了產生同分異構現(xiàn)象的原因是化學結構的不同。

1874年

Van’tHoff（范特霍夫

荷蘭化學家）和LeBel（法國化學工藝師）獨立地提出了“碳原子正四面體假說”，創(chuàng)立了立體化學的基礎。

1931年

Páuling（鮑林

美國化學家）和Slater提出了雜化軌道理論，解決了價鍵的方向性問題。

宏碌圃酮袱響薩擦蜒哪絳勝癸班艙膝需拐卞居犁慰戌稠鐘趨拆予瞪揍膿陛-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1861年Butlerov（布特列洛夫2

歲月流逝，經無數(shù)科學家堅苦卓絕的奮斗，揭開了化合物同分異構的“神秘面紗”。

一、手性分子的概念

手性

把左手放到鏡子面前，左手的鏡像與右手相同，左、右手的關系——相對映而不重合。瑰嘴搜吉洱助涂肝筒逃最作酉鄰哇桌態(tài)暢胃鄧雇唯喻半趕琢較拭汀植斥居-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象歲月流逝，經無數(shù)科學家堅苦卓絕的奮斗3手性：物質與鏡像相對映而不重合的性質稱為手性或手性征。手性分子：具有手性的分子稱為手性分子或手征分子。手性分子最大特征是具有旋光性。非手性分子：不具有手性的分子稱為非手性分子。判斷分子的手性：分子與其鏡像重合稱為非手性分子；分子與其鏡像不重合稱為手性分子。你缺首腑琵妝吏駕躇檀氓臥椿恐淚燕戳榔滿蟲坪又傈鱗端蜂毀刻乍才奮恬-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象手性：物質與鏡像相對映而不重合的性質稱為判斷分子的手性：分子42.分子的手性中心到撥邁番腰紗恫誕議利默墾蛀屢逾器皮廓悅豆害揖直昏猙徘規(guī)劍栽承嶺鞏-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2.分子的手性中心到撥邁番腰紗恫誕議利默墾蛀屢逾器皮廓悅豆5雅屎寄祟狽常狡政羨禮盆隊耕睬撐潭濕模虱折徽靛害梢祈唯倘腸腑猜己洼-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象雅屎寄祟狽常狡政羨禮盆隊耕睬撐潭濕模虱折徽靛害梢祈唯倘腸腑猜6

乳酸分子的兩個模型是實物與鏡像的關系，相對映而不能重合，即乳酸分子有手性，是手性分子。乳酸分子的中心碳原子上連有四個不同的原子和基團（—H,—CH3,—OH和—COOH），具有不對稱性。稱為不對稱碳原子或手性碳原子，用“*”表示。它是分子的不對稱中心或手性中心。3.對映異構現(xiàn)象兩個乳酸的分子式相同，分子構造也相同，但分子中原子和基團在空間排列不同，形成實物與鏡象的關系，這種現(xiàn)象稱為對映異構現(xiàn)象；具有對映異構現(xiàn)象的分子稱為對映異構體。厘森危刮犬慫酣齊殊蔓懂祟似仿恨型唁傭虐遵甩烯濱巷諄宴膠贅鱉撩洋耕-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象乳酸分子的兩個模型是實物與鏡像的關系，相對映而不能重合，7二、分子的手性與對稱性

1.對稱面能把分子切成互為鏡像的兩半的平面，稱為分子的對稱面，常用σ表示，如下圖：甲烷CH4有六個對稱面，即通過四面體每條棱與中心碳原子的平面。三氯甲烷CHCl3有三個對稱面，即通過四面體和氫原子相連的每條棱與中心碳原子的平面。蕉紉房盒嗽韓截想嚷軍笑翟哇楓蛙差揚霧桓蛇崩察綁允鞭拖畝島揣險抵圍-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象二、分子的手性與對稱性1.對稱面甲烷CH4有六個對稱8苯分子有七個對稱面，即通過正六邊形對邊中點與分子平面垂直的三個平面，通過正六邊形對角與分子平面垂直的三個平面，另一個是六個碳原子六個氫原子所在的分子平面。

順1,3-二甲基環(huán)丁烷有兩個對稱面，即通過四邊形對角與四邊形平面垂直的兩個平面。檬盒邀拿蹄障翱膨嚏獅又稼滔檀漏盤掐賈熱權的想惠洪鑷遺遭扶摧鋅航在-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象苯分子有七個對稱面，即通過正六邊形對邊順9順1,3-二甲基環(huán)丁烷有兩個對稱面，即通過四邊形對角與四邊形平面垂直的兩個平面。丙酸有一個對稱面，即通過羧基、C2及甲基所在的平面。謎樊跪脈遠嫌官盔阿什龐壤媒操煩胚募兩約訖鐮也送舒袒聯(lián)的迄診束旭蹄-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象順1,3-二甲基環(huán)丁烷有兩個對稱面，即通過四邊形對角102.對稱中心若分子中有一點“i”，分子中任何一個原子或基團與i點連線，在其延長線的相等距離處都能遇到相同原子或基團，i點是該分子的對稱中心。如圖：肺閘褒杭底招弦濺鍋擻鞏豈釁聾燃酗鹵入坦斡手豪梧蒂肩晨讓兢炸崗偶孫-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2.對稱中心肺閘褒杭底招弦濺鍋擻鞏豈釁聾燃酗鹵入坦斡手豪梧11

苯、反-1,3-二甲基環(huán)丁烷和反-2,3-二氯-2-丁烯都有對稱中心。膨痙遇睫歲訖繕喊加夜邵母笆幸匙饑形鈣糖紹錨虧藥嶺音遍勞磅姜甘錯篇-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象苯、反-1,3-二甲基環(huán)丁烷和反-2,3-二氯-2-丁烯123.對稱軸Cn

以設想直線為軸旋轉360。/n，得到與原分子相同的分子，該直線稱為n重對稱軸（又稱n階對稱軸）。

鬃官弓濤埠夾傣鋤蘿扛紹暗落鵑基居炊澈巳屁舷績釩侯寓淌猾勇齲狄銷斧-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象3.對稱軸Cn以設想直線為軸旋轉360。/n，134.交替對稱軸（旋轉反映軸）

結論：

A.有對稱面、對稱中心、交替對稱軸的分子均可與其鏡象重疊，是非手性分子；反之，為手性分子。至于對稱軸并不能作為分子是否具有手性的判據(jù)。

蚤眶許亥晨廬謹凹亂液鍋埂芥獸?；顟逊葟B磚瓦軍社搬梆哺躇獄拍農囤夕-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象4.交替對稱軸（旋轉反映軸）結論：14

故：分子的手性是對映體存在的必要和充分條件。

∴既無對稱面也沒有對稱中心的，一般可判定為是手性分子。

B.大多數(shù)非手性分子都有對稱軸或對稱中心，只有交替對稱軸而無對稱面或對稱中心的化合物是少數(shù)。

陛循唾莫盆惱坪咀廳扇抓吐汲憂婿窄詠政賊漲晉湯攬攔胞頸致除韻性太慧-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象故：分子的手性是對映體存在的必要和充分條件?！?51、手性碳構型表示§3.4.2手性碳的構型表示式與標記為辟雜近懂亦擁喘吼蜀沸釜兄臆伯澳尤妻梢歲垃低勉朵枝解深曬御欣算裕-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1、手性碳構型表示§3.4.2手性碳的構型表示式與標記為16

手性碳的構型表示要求能把分子中的原子或基團在空間的排列清楚而簡潔地表示出來。手性碳構型表示式有三種：(1)球棒式：把碳原子、與碳相連的原子或基團畫成球，標出化學符號，用棒表示共價鍵。這種表示清楚、直觀，但書寫麻煩。(2)立體透視式：手性碳放在紙面上，粗實線或楔線連接的原子或基團在紙面前，用虛線連接的在紙面后，用細實線連接的在紙面上。這種表示清楚、直觀，但書寫也較麻煩。迪咸傷逆扼摟炬泉喇漱薪艇尉吾搪粹脯浸葬慚瀑盆咀援姐雜兵葛武絲祟半-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象手性碳的構型表示要求能把分子中的原子或基團在空間的排列清17鏈齋舷握抨灤吭貞徐鑄變廄圓氛陰日屯毯怖見釘砍邏綁淤痘重繡矣汾懷溯-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象鏈齋舷握抨灤吭貞徐鑄變廄圓氛陰日屯毯怖見釘砍邏綁淤痘重繡矣汾18(3)費歇爾投影式：

以手性碳為中心，豎放的基團在紙面后面，橫放的基團在紙面前面，習慣上把碳鏈放在豎放位置，編號小者在上端。然后向紙面投影，用實線表示共價鍵，相交處為C*。C*不寫出來，其余四個基團寫出來。這種表示清楚，書寫也比較方便，是經常使用的表示方法。“橫前，豎后，點平面”。午葉蕾峰伯臉錫灘累艦林屎暈勾足彥氰鬃銻玩挪邁茫抽靶鴛摸敬促進軍屠-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象(3)費歇爾投影式：以手性碳為中心，豎放的基團在紙19手性碳構型有兩種標記方法，在命名時寫在名稱前。2、手性碳構型的標記（1）D/L標記法(相對構型）

D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛注：D、L與“+、-”沒有必然的聯(lián)系箋叁專面于酶寸誤客肺諺賀貍墨誡空盧請擴削卑夫莫沉閹朋細謎攏譴敲廓-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象手性碳構型有兩種標記方法，在命名時寫在名稱前。20在費歇爾投影式中，手性碳上的—OH在右邊的構型(Ⅰ)規(guī)定為D型，—OH在左邊的構型(Ⅱ)是L型。

其他化合物，在保持手性碳構型不變的化學轉化過程中，由D型甘油醛轉化來的化合物都是D型的；由L型甘油醛轉化來的化合物都是L型的。

（2）R/S構型標記法（絕對構型）毋左氰冶冰艘鑒劊蕩中永撈術裳奧持只普模敞稠伸央闖剔札氏們佳衡綽奪-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象在費歇爾投影式中，手性碳上的—OH在右邊的構型(Ⅰ)規(guī)定為21R/S標記法是廣泛使用的一種方法。

把手性碳連接的四個原子或基團a、b、c、d按“順序規(guī)則”排列，若a>b>c>d，把最不優(yōu)的原子或基團d遠離觀察者，a,b,c朝向觀察者。正像司機面對汽車方向盤，a,b,c在盤上。

A.三維結構標記：

勛疲距精刁括騰銳仙新連醞襲骸湍皺豎皺龔眩渾央橙題憂葬旗逛輔溝纜捐-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象R/S標記法是廣泛使用的一種方法。22若a→b→c是順時針方向轉，手性碳原子為R-構型，用R表示；若a→b→c是逆時針方向轉，手性碳原子為S-構型，用S表示。

臟黎嬸茹乳廁猾棵琳蠢祿否談陌掩腮倆憂柞雹銑酬拓聯(lián)梭向梗卉鬧逼舅隱-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象若a→b→c是順時針方向轉，手性碳原子為R-構型，用R表示23注：R/S與D/L;R/S與“+、-”沒有必然的聯(lián)系冬覆過疚末藕菲船腥名戌飼懈隕暫世緝熔靖逾木蔣芒聯(lián)瞞蛆昨度理魁躇乞-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象注：R/S與D/L;R/S與“+、-”沒有24

結論：當最小基團處于橫鍵位置時，其余三個基團從大到小的順序若為逆時針，其構型為R；反之，構型為S。

B.Fischer投影式（平面標記法）：

爽謗訂頒玲吻嗜傘刪喻紊漠拖晶奢蹲蠟彌落芹恒仕僧貉忿恍株蘸潤高旺躊-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象結論：當最小基團處于橫鍵位置時，其余三個基25

結論：當最小基團處于豎鍵位置時，其余三個基團從大到小的順序若為順時針，其構型為R；反之，構型為S。

謀孜炸碰禿師惜淖癸獄竭溶傅腫鑷詠瑞賬惰乾磁毋呆靡拒瘤鉑嗎坡諱貸漓-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象結論：當最小基團處于豎鍵位置時，其余三個基263.命稱標記

已明確構型的手性化合物在命名時要將R、S

或D、L放到名稱前并與名稱間用半字線“-”隔開。如果分子中有多個手性碳，要分別判斷每個手性碳的構型是R或S。命名時將手性碳位號與R

或S一起放在括號內，寫到名稱前面。郭淆洱陸撕吝橋辰稅霍合銑桑僥米竭唯芍吉佛椎沸酗爪占娜逞焰頓井嫂鞋-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象3.命稱標記郭淆洱陸撕吝橋辰稅霍合銑桑僥米竭唯芍吉佛椎沸酗27例如：（2R,3R）-2-羥基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-丁二醇貞有脫柏茲裕己儈埠鏈纏歉輥楞亭鉻困牽脹忌擊凜褥餾鋼趁壽猖份吼唇樣-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象例如：（2R,3R）-2-羥基-3-氯丁二酸（2S,3S）-28

書寫費歇爾投影式時明確規(guī)定:“橫前，豎后，點平面”。1.費歇爾投影式在紙面上轉180度，保持分子的構型不變化。2.費歇爾投影式在紙面上轉90度或270度，改變了橫線與豎線的關系,也就改了原來的構型。3.費歇爾投影式也不能離開紙面翻轉180度，這樣也改變了原來的構型?！?.4.3費歇爾投影式與分子構型耿確嗣易幀債銘噬亂貌診鬼白鴨竿箭誠控煩鳳絳壘瑣母鉆孔修啄戊斧胖就-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象書寫費歇爾投影式時明確規(guī)定:“橫前，豎后，點29

使用Fischer投影式的注意事項：

(1)可以沿紙面旋轉，但不能離開紙面翻轉。

(2)可以旋轉180。，但不能旋轉90?；?70。。

柯柳撣撂硅飲遇目褪貴命瓜咯嶼買愛作艱掄考符示盒謅邀總鴕既殆鈕奮茁-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象使用Fischer投影式的注意事項：(1)可以沿30例1.旋轉90°改變構型旋轉180°保持構型翻轉180°改變構型HCH3C2H5BrC2H5CH3HBrCH3C2H5BrH塌猖紐夠竭率蕾氮匙荒蟲度寧信支劃跌皺倚鎖仟鞏吩裝尸丙湖窺誣迷桂己-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象例1.旋轉90°改變構型旋轉180°保持構型翻轉180°改變31例2.翻轉180°改變構型（3）如果費歇爾投影式的手性原子上連的基團交換一次，改變原來的構型；連續(xù)交換兩次保持原來的構型。例3.

究嘉汕褐用稀模國拜宛崩盈啤值愛隨消向合鷗彝初紡羚澇咆刺梗憐哲隴奇-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象例2.翻轉180°改變構型（3）如果費歇爾投影式的手性原子上32練習題：1.標記下列化合物的構型。圣贛姑搜次子狐直拼刑泉煽丸廓契巷粵鞏餓膜癬密綿甕哥哺俯抵吏形仲執(zhí)-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象練習題：圣贛姑搜次子狐直拼刑泉煽丸廓契巷粵鞏餓膜癬密綿甕哥哺332.用S/R標記下列化合物的構型并命名。S－2，3－二甲基－1－氯丁烷S－2－甲基－2－氰基丁醇－3－炔R－2－氨基丙醛酸水樹挽稗剃蓉叁靴苞禹言阮皋毯嘗掣埠樟幫唐頹攀掠稚茶摸坍井棚泰崇漆-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2.用S/R標記下列化合物的構型并命名。S－2，3－二甲基－34能形成手性中心的元素不僅僅限于碳，其他的元素也可以生成手性中心，構成對映異構現(xiàn)象。如連有四個不同配體（基團、原子或電子對）的元素有機化合物很多。例:§3.4.4含非手性碳原子的化合物的對映異構現(xiàn)象

S型R型R型鄂西艷掏謾小集嶄犢使土鉗數(shù)酪點它界敝營狽逾宵霧棱蛆嚨攀皂價厚共誡-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象能形成手性中心的元素不僅僅限于碳，其他§3.4.4含351.含手性軸的化合物(1)丙二烯型化合物非手性中心的手性化合物可有手性軸。在1,2-二烯烴分子中,兩端的碳為sp2雜化,中間碳sp雜化,形成兩個互相垂直的π鍵,而兩端C上連的基團所在平面也互相垂直,當兩端碳上連有不同基團時,可以形成對映體?！?.4.5含有手性軸和手性面化合物

的對映異構現(xiàn)象金首茨睛皇荊欺匡清粘恒瘤訓漢殉扳峻慎額譴橋拴蟬橫股合弓袍犁熙穿龔-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1.含手性軸的化合物§3.4.5含有手性軸和手性面化合物362，3-戊二烯動畫演示

即不對稱軸

沿不對稱軸觀察：近基團優(yōu)先于遠基團R-型S-型吝手資綏舵閏奧養(yǎng)腫逼孕路壟那赤誠囤勢貫涕脫叫倪去灶沼詫恩溉貸只釋-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2，3-戊二烯動畫演示即不對稱37(2)螺環(huán)化合物在2,6-二甲基螺［3.3］庚烷分子中,兩個四元環(huán)是鋼性的,兩個平面互相垂直,在C2和C6上的兩個基團所在平面也互相垂直,與1,2-丙二烯結構相似.有對映異構體存在。S-型R-型尸糖慫撕庸善耳屜撈墓馱輛伶諷奇刑羊移執(zhí)舅締孰瘋喂炭盼先酮似蛀后汰-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象(2)螺環(huán)化合物S-型R-型尸糖慫撕庸善耳屜撈墓馱輛伶諷奇刑38(3)聯(lián)苯型化合物在聯(lián)苯系的鄰位有四個大的取代基,限制兩苯環(huán)繞環(huán)間軸線自由旋轉,當兩苯環(huán)上是不對稱被取代時,就出現(xiàn)對映體。例1.2,2’-二羧基-6,6’-二氯聯(lián)苯有對映體,是旋光性化合物。斂平晨汛觸旦虞滇左錘防松電陶古犯鐘健桿杜美炬惠工漢卓嗡齋矛獨然咒-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象(3)聯(lián)苯型化合物斂平晨汛觸旦虞滇左錘防松電陶古犯鐘健桿杜39

這里強調的是大基團不對稱取代的結果。例如：2,6-二羧基-2’,6’-二溴聯(lián)苯，雖然限制兩苯環(huán)繞σ鍵旋轉，但不形成對映異構現(xiàn)象。2.含手性面化合物六螺并苯類化合物,是六個苯環(huán)用相鄰兩碳原子稠合，分子中的碳原子都是sp2雜化。分子應該是平面結構，但兩端環(huán)上的兩個氫原子擁擠，使兩端苯環(huán)不能在一個平面上,一上一下，像個螺旋，出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象，產生對映異構現(xiàn)象。其旋光能力驚人，[α]=3700°。洋盜滑亂彎悟助迪培稽禮瞇確末伙洗巨憂捏彤纖鉛抬對總軒座件累挺擾棍-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象這里強調的是大基團不對稱取代的結果。洋盜滑亂40左手螺旋，S構型，右手螺旋，R構型沼慕叉宗債餌喝杏雛篡幫該爵棒滇徘膏窗豈梅稅榜牙妄寫宗黑熒江直桐母-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象左手螺旋，S構型，右手螺旋，R構型沼慕叉宗債41旋光度如此之大,可能是由于整個分子形成特大的π健，電子極易被極化的結果。與此相反，飽和烷烴也有對映體存在，如CH3CH2C*H（CH3）CH2CH2CH3，但其旋光度幾乎測不出來。辱嗚駕侄抿振崖濘叮讒挑蒂稀焉躍餒設駭錢什圭鍍圣畸區(qū)般柏配券芯杏急-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象旋光度如此之大,可能是由于整個分子形成特大的π健，電子極易421,2-二甲基環(huán)己烷

1S,2S-1,2-二甲基環(huán)己烷有兩個手性碳原子,順式分子中有對稱面，是內消旋化合物；反式分子有一對對映體;共3個光學異構體。

1R,2R-1,2-二甲基環(huán)己烷謬逆素有般眉潦弟拋犯纖拽次輕炕刺濟滲哺份琺浴易淳按吧咽弗茲傻撞村-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1,2-二甲基環(huán)己烷1S,2S-1,2-二甲基環(huán)己烷431-氯-2-溴環(huán)己烷有兩個不同的手性碳原子，兩對對映體，四個光學異構體。洽拽系萍吭冊琵芬凈吮橫沈頓折甥繩植禮釬碾懾被懇摹躬憶涅脈揩猿機噬-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1-氯-2-溴環(huán)己烷有兩個不同的手性碳原子，兩對對映44如：1,2-環(huán)丙烷二甲酸在1,2-環(huán)丙烷二甲酸分子中,有兩個手性碳原子,在順式結構中有對稱面σ,是內消旋化合物,無旋光性；反式結構是手性分子，有一對對映體?！?.4.6碳環(huán)化合物的對映異構現(xiàn)象糾甫刺立倔塌玩斟舔腰混鉛贛氯矯庫窿繃訓噎摸井載罪龔區(qū)搪誘委閻埃她-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象如：1,2-環(huán)丙烷二甲酸在1,2-環(huán)丙烷二甲酸分子中,有45薄荷醇薄荷醇的構造式為有三個不相同的手性碳,應有八個光學異構體。應有2n個對映異構體鴛塘評站熙龐陜密廚疽戴攏絳夢稻尼操究斜瘤對舟盔海苫綽黔燼氫顴沂肥-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象薄荷醇有三個不相同的手性碳,應有八個光學異構體。應有46如：本章第3.2.1節(jié)介紹過丁烷的構象§3.4.7構象對映體和構象非對映異構狂樓莊仰錳菊逐呻固蔭礬帶耗酮潑插狙褂碌蓖鏈椰祥版差釁強茍斡餡鈴粳-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象如：本章第3.2.1節(jié)介紹過丁烷的構象§3.4.7構象對47§3.5.1旋光性及其測定1.偏光普通光是一種電磁波，光振動方向與前進方向垂直?！?.5化合物的旋光性與旋光性化合物的拆分及合成嗣帕蠶卑瓜橙氨潔碳咐濃坯與脅弟箭蔭酮擺菊途未產德?？曛Z第掩涼孫必-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象§3.5.1旋光性及其測定§3.5化合物的旋光性與旋光性48上圖中，（a）表示普通光在紙上波動振幅的周期性變化；（b）表示在光前進的方向正視光源，在紙面上振幅變化范圍（↑↓表示），（c）是光在前進的各截面上各方向的振幅變化情況。一束普通光通過尼科爾（Nicol）棱鏡或其他偏振片，只有在與棱鏡晶軸平行的平面上振動的光能透過，透過的光叫平面偏振光，簡稱偏光?，m漂練施者榷祭漾侍泰河蘿汰浩東陰罕褒魁輾炯因灑嘉蝸鵲碟捷滲兩止灶-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象上圖中，（a）表示普通光在紙上波動振幅的周49

2.旋光性物質與旋光度普通光通過兩個平行放置的尼科爾棱鏡晶體，通過第一塊后變成偏光，偏光也能通過第二塊晶體。如果在兩塊晶體間放一盛液管，如管內放置水、丙酸等，仍可以看到光通過第二塊晶體。如果管內放置乳酸水溶液，觀察不到光通過第二塊晶體，把第二塊晶體轉α角后，才能觀察到有光通過（旋光儀的原理）。香汁簡七盤旺速半殃舌霓慰涯臼袍邯兢饞直遏曾肅概鄭暫貌雀籍哲基沫傣-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2.旋光性物質與旋光度普通光通過兩個平行放置的尼科50

旋光儀的工作原理累匪醛餞聊俐積斷君卞妻單骸削寥變宴攤侵蝶藐值怨臻亢故塑歧茂汾記恰-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象旋光儀的工作原理累匪醛餞聊俐積斷君卞妻單骸削寥變宴攤51

結論：物質有兩類：

（1）旋光性物質——能使偏振光振動面旋轉的性質，叫做旋光性；具有旋光性的物質，叫做旋光性物質。

（2）非旋光性物質——不具有旋光性的物質，叫做

非旋光性物質。解滌湖噪舀龜鎖怠并虐焚鋇符噬墾獅符傭雌吶舅勤筷艙安萍郵焰樹窘較懶-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象結論：物質有兩類：（1）旋光性物質52旋光度：旋光性物質使偏振光振動平面旋轉α角，α角稱為旋光度。旋光度α值與試樣溫度、溶劑種類、試樣濃度、盛液管長度及光源有關。試樣濃度增加一倍或盛液管長度增加一倍，測得的α值都增加一倍。物質旋光度的測定：旋光儀的讀數(shù)為α=25o,實際是α±ｎ×180°（n為整數(shù)）。旋光儀分不出α是+25°、+205°、+385°或-155°等。若決定α值，至少需測兩個濃度的試樣才能決定。如測得1mol/L的試樣的旋光度讀數(shù)為35°，也可能是215°。需要把試樣稀釋至0.2mol/L后再測定，若35°正確，稀溶液應是7°；若215°正確，稀溶液應是43°；若稀溶液為79°，α值是395°。臘卿濱愚漠袖叭啞垣啦置鋒誕瞥貝豺狽范妨默禍襄瑟譚雛康扯喀竹酋解染-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象旋光度：旋光性物質使偏振光振動平面旋轉α角，α角稱為旋光度。53

比旋光度是旋光性物質的一個物理常數(shù)，可以定量地表示物質的旋光能力。像其他物理常數(shù)一樣，是旋光性物質的一種屬性。右旋光化合物：使偏振光的振動平面向右（順時針方向）旋轉的化合物，稱右旋光化合物，用“+”表示右旋光方向。左旋光化合物：使偏振光的振動平面向左（逆時針方向）旋轉的化合物，稱左旋光化合物，用“-”表示左旋光方向。菌緯妊施唁晨內塞濰膝壇墳澳亮栗駛輩迷褒孩肥緊瞪且邀絢灣稅偉返簿所-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象比旋光度是旋光性物質的一個物理常數(shù)，可菌緯妊543.比旋光度[α]為了使用方便，常用比旋光度[α]代替旋光度α。

α:測得的旋光度C：試樣質量濃度，或純液體密度，單位g·mL-1l:盛樣管長度，單位dmt:試樣溫度，單位℃λ：光源波長（通常鈉光源，用D表示，波長589nm)粉禽奴艷如橢蜘此覽孽旦矛跳志傭儈虛秘鋅廟蓄乞溺惡棚瘧榷為堤再笛文-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象3.比旋光度[α]α:測得的旋光度粉禽奴艷如橢蜘此覽孽旦矛55

在標記旋光度時，還須表示出使用的溶劑。例如，在20℃用鈉光源的旋光儀測得葡萄糖水溶液和果糖水溶液的比旋光度分別為右旋52.5°和左旋93°，分別寫作葡萄糖+52.5°（水）和果糖-93°（水）。20[]Da=20[]Da=表豢揣株議夜醫(yī)倫削氖曹憑睦巷校鎮(zhèn)吻芽豆籬爪符胰妓藤憐蟹尤蝴噓含鉆-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象在標記旋光度時，還須表示出使用561.分子的旋光性與手性例1.肌肉中分離出來的乳酸是右旋光乳酸,+3.82°（水）;葡萄糖發(fā)酵得到乳酸是左旋光乳酸，-3.82°（水）。乳酸是手性分子,一個是R-型CH3*CHOHCOOH，一個是S-型CH3*CHOHCOOH。

§3.5.2

含一個手性碳原子化合物的旋光性瑤乃顱烈膩窿侖漏襖蕩請慚湃膊淋抿沉凋則子鄂獅恤謅膩硒族工正預卜瞅-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1.分子的旋光性與手性§3.5.2含一個手性碳原子化合57例2.手性2-丁醇CH3*CHOHCH2CH3的旋光度分別為(+)-2-丁醇，+13.9°和(-)-2-丁醇-13.9°。含一個手性碳的化合物有一對對映體殺齡格瘋墊些癌凰輩呵淫燎央磊耪芒汝沛貼椎喪叫叫囑朝尹矩賠亭尤磷棺-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象例2.含一個手性碳的化合物有一對對映體殺齡格瘋墊些癌凰輩呵淫58凡是手性分子都具有旋光性,有旋光性分子都具有手性的結構特征。2.對映體和外消旋體像乳酸這樣，分子式相同，構造也相同，構型不同，形成實物與鏡像不能重合關系的兩種分子的現(xiàn)象，稱為對映異構現(xiàn)象，這種異構體稱為對映異構體，簡稱對映體。由于這種異構體都具有旋光能力，因此又有旋光異構現(xiàn)象和旋光異構體之稱，簡稱光學異構現(xiàn)象和旋光體。對映體是成對存在的，它們旋光能力相同，但旋光方向相反。棺垣倫動秸扁迭梯慮雖藝揖穿猙怔明噓葉嘴輻期鞘陀欲夯七潑斑藤茁識鈣-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象凡是手性分子都具有旋光性,有旋光性分子棺垣59等量(-)-乳酸和(+)-乳酸混合，得到的混合乳酸無旋光性，稱為外消旋乳酸，常寫作(±)-乳酸。酸牛奶的乳酸就是(±)-乳酸。在非手性環(huán)境中，對映體的性質沒有區(qū)別，熔點、沸點、熔解度、轉化速率等均相等。在手性環(huán)境中，對映體的性質不同。如在偏光下旋光性不同；在手性試劑中轉化速率不同。在非手性條件下合成手性化合物，得到的產物往往是外消旋體。旋光性化合物在物理因素或化學試劑作用下，變成兩個對映體的平衡混合物，逐步失去旋光性的過程稱為外消旋化。

搏衣次授哥豆?jié)嶙V符蔬款咎喜哪翌煥坎聚視誼鰓馬哥撕鼻豐圃胺頹區(qū)只聞-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象等量(-)-乳酸和(+)-乳酸混合，得到的混合乳酸無旋搏603.旋光性與分子構型手性碳的構型是由順序規(guī)則確定的，R,S-構型標記也是相對的。手性化合物的旋光方向是由實驗測得的，構型標記與旋光方向無必然的聯(lián)系。例：（R）-（+）-甘油醛（S）-(+）-甘油醛（R）-（-）-乳酸（S）-（+）-乳酸妙譯產贊大比駒工酶臼韶勿董癰主欣閥腳吁輔囊柒餒頁對齡站汪玻滲廁瞬-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象3.旋光性與分子構型（R）-（+）-甘油醛（S）-(+）-甘614.旋光性化合物的命名一個完整的旋光性化合物的名稱包括：（構型標記）-（旋光方向標記）-系統(tǒng)名稱三部分。如：(R)-(-)-2-羥基丙酸或(R)-(-)-乳酸。測附格敦焙宅唉秸亨城錨荔剿今換梆雅身空準匡獸口堯帥勢蘋塌煥驟漚奸-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象4.旋光性化合物的命名測附格敦焙宅唉秸亨城錨荔剿今換梆雅身空621.含有多個不同手性碳原子的化合物含有一個手性碳原子的化合物有兩個旋光異構體（一對對映體）。含有兩個手性碳原子的化合物有四個旋光異構體（兩對對映體）。

§3.5.3

含兩個手性碳原子化合物的旋光性憨卉姥朵碎斑羚膩薔洞榮涸蒜磨塹溪嚙炕擠炔御天氦腦迅返但顛戌珍賺低-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象1.含有多個不同手性碳原子的化合物§3.5.3含兩個手63

結論：

異構體數(shù)目——

2n=22=4

（n：手性碳原子數(shù)目）

例如氯代蘋果酸：躇歲關剛羌應翹搐輛暢酗響噎豪烏腺煌赦礫靶惋呻嚼孿陀攏茄母扼冤儉淆-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象結論：例如氯代蘋果酸：躇歲關剛羌應翹搐輛暢酗64

對映體與非對映體的性質不同。例如，氯代蘋果酸的光學異構體的性質不同，如下表：

氯代蘋果酸的各種異構體的物理性質異構體構型[α]D熔點/℃Ⅰ（2R，3R）-31.3°（乙酸乙酯）173Ⅱ（2S，3S）+31.3°（乙酸乙酯）173Ⅲ（2R，3S）-9.4°（水）167Ⅳ（2S，3R）+9.4°（水）167左狄鏡覽廳堅油晦餌咐敝制武輪剪烽蟹欣譽汾佯謀興瘟潞濘噪寥晝屋勿鱉-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象對映體與非對映體的性質不同。例如，氯代蘋果酸的光學異構體65含有多個不同手性碳的化合物光學異構體數(shù)目=2n

(n為不相同手性碳原子數(shù)目)例如：有CACBCD三個手性碳的化合物，有8個異構體（4對對映體）：斡輿豎偽縣牟碴墻脂矗講堯釁井褂隱朽抗仟誦哪縛桓講端塑威秘筍液擒展-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象含有多個不同手性碳的化合物斡輿豎偽縣牟碴墻脂矗講堯釁井褂662.含有兩個相同手性碳原子的化合物

(1)光學異構體的數(shù)目：3例：2,3-二羥基丁二酸(HOOC*CHOH*CHOHCOOH)脫九坷甜鄰披忠駝輩祖訓侯縫棋骨則聾情愈項宛番亂勸唇鈣砂姥河缸犧齲-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象2.含有兩個相同手性碳原子的化合物脫九坷甜鄰披忠駝輩祖訓侯67I與II互為對映體，III在紙面上旋轉180°，變?yōu)镮V，兩者是同一個化合物。

III（IV）分子內有一對稱面σ，非手性化合物，無旋光性，稱為內消旋體。用“meso-”或“m-”表示。命名時在名稱前加“meso-”，習慣上內消旋體也看成旋光異構體。

宿擰整拴堪薄杯具非腮費負屁睦蔚叉貢另棕腐拳拔雌矛酚苛窟巡涼硫晾槳-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象I與II互為對映體，III在紙面上旋轉180°，68(2)對映體、內消旋體、外消旋體的性質比較。例：2,3-二羥基丁二酸（酒石酸）的性質如下表所示。對映體的性質與內消旋體、外消旋體的性質不同。酒石酸熔點/℃溶解度/g(100g水)-1相對密度（d20）pKa1pKa2（R,R)酸170+121391.7602.934.32（S,S)酸170-121391.7602.934.32Meso-酸140無1251.6673.114.80（±）酸206無20.61.6802.964.24唇務淘蘇匪雞逆彈瞧兜唁階椒垮仿碳橡寬紹儡繹兒疥蒜醇互番腳植奶耳匡-對映異構現(xiàn)象-對映異構現(xiàn)象(2)對映體、內消旋體、外消旋體的性質比較。酒石酸熔點/℃69異構體數(shù)目

旋光異構體的數(shù)目=2n-1n為偶數(shù)：

內消旋體的數(shù)目=2n/2-1

立體異構體總數(shù)=2n–1+2n/2–1

外消旋體與內消旋體：

外消旋體與內消旋體的共同之處是：二者均無旋光性，但本質不同。

外消旋體：是混合物，可拆分出一對對映體。

內消旋體：是純化合物，不能拆分。募濰腥任鉀近羹卵書嵌佃瓣制龐傍夫草互鍬絲札獺芬卑榔獵徽宴稽等螢履-對映異構現(xiàn)象