第五章对映异构(enantiomerism)
教学要求：
掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。对映体、非对映体、外消旋体和内消旋体的概念和主要性质；对映异构体命名方法（R..S）。
熟悉：费歇投影式和透视式表示立体异构体的方法。
了解：无手性碳原子的对映异构体和环状化合物的对映异构；对映体的拆分方法和手性子在生物中的作用,以及前手性原子和前手性化合物的概念。
对映异构主要是从三维空间揭示对映存在的立体异构体，在结构上差别甚微，而在生物活性上却有着天壤之别。本章将着重学习怎样区分手性分子和非手性分子；怎样判断对映体、非对映体、外消旋体和内消旋体的存在，以及怎样表示和命名它们的立体结构；比较它们之间性质上的异同点；了解对映体的拆分方法和手性分子在生物中的作用,以及前手性原子和前手性化合物的概念。学习对映异构为学习糖类、脂类、氨基酸、蛋白质、核酸、酶、和激素等各种活性分子的结构和功能奠定必要的立体化学基础。
第一节手性和对映体
同分异构在有机化学中是极为普遍的现象。在第二章已经学习了构造异构和顺反异构以及构象异构。后两者均属于立体异构。即分子中的原子或原子基团在空间的排列方式不同产生的异构现象。通常构象异构体是不能分离的。本章要介绍另外一种立体异构现象：即对映异构。图示如下：
一、手性
产生对映异构现象的结构依据是手性(Chirality)。什么叫手性呢？人们都有这样的感受，:当你将一只左手套戴在右手上就会觉得很不舒服。这就说明左右手看上去似乎是相同，实际是不同的。那么左右手到底是什么关系呢？让我们看看手性关系图。
图3-1 手性关系图
这种左右手互为镜像与实物关系，彼此又不能重合的现象称为手性。自然界中有许多手性物，例如：足球、剪刀、螺丝钉等都是手性物。微观世界的分子中同样存在着手性现象。有许多化合物分子具有手性。
二、手性分子和对映体
图3-2是一对互为镜像关系的乳酸分子的立体结构式(透视式)：
a和b两个立体结构式之间有何种关系？它们代表相同的分子？还是代表不同的分子？不妨观察上述乳酸分子的两个立体结构式的球棍模型图示(见图3-3)
图3-3-1乳酸球棍模型图示
图3-3-2 乳酸球棍模型
为什么乳酸存在一对对映体？仔细观察图3-2的两个乳酸分子的结构，可发现分子中有一个碳原子(C2)所连的四个基团(COOH,OH,CH3,H)均不相同。凡是连有4个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子(chiral carbon atom),也可称为手性中心(chiral center)。一个手性碳原子所连的4个不同原子或基团在空间具有2种不同的排列方式也称两种构型，它们是彼此成镜像关系，又不能重叠的一对立体异构体，互为对映体。含有一个手性碳原子的化合物只有一对对映体。图3-2中的(a)和(b)就是乳酸的一对对映体。
小结：手性分子：不能与其镜像重合的分子。
对映体：彼此成镜像关系，又不能重合的一对立体异构体互为
对映体。
手性碳原子：连有四个不同原子或基团的碳原子。
三、对称面和非手性分了
图3-4 丙酸分子的对称面
四、判断对映体（手性分子）的方法
第一建造一个分子和它的镜像的模型。如果两者不能重合，就是手性分子。
第二寻找有无对称面。有对称面，它就不存在对映体，为非手性分子。
第三寻找手性碳原子(或手性中心)。只要有一个手性碳原子，就是手性分子，有一对对映体（两个以上C﹡有例外。见内消旋体）
问题3-1下列哪些分子具有手性碳原子?(用*号标明)。
问题3-2化合物a和b哪个有对称面？哪个为非手性分子？哪个有对映体?
化合物b（2-丁醇）有一对对体映体
第二节费歇尔投影式
费歇尔投影式是指将一个三维（立体）手性分子模型作如下规定:
与手性碳横向相连的基团朝向纸平面的前方；竖向相连的基团朝向纸平面的后方；手性碳处于纸平面上。将其投影,所得平面投影式称为费歇尔投影式
注意点（书写费歇尔投影式）：在把一个化合物的透视式写成费歇尔投影式时，必须记住下列要点：
(1) 水平线和垂直线的交叉点代表手性碳。
(2) 宋体;连于手性碳的水平线代表向前指向读者的键。
(3) 连于手性碳的垂直线代表指向远离读者的键。
(4)费歇尔投影式只能在纸平面内旋转180°，或其偶数倍，不能离开纸面翻转。
Fischer投影式最适合用于表示含有一个手性碳的化合物的立体结构。但对表示含两个或两个以上手性碳原子化合物时，就有点美中不足了。因为Fischer投影式显示的立体结构全是重叠式构象，不符合分子的真实形象。在这一点上，上一章学习的Newman投影式和锯架式又有它的优势之处。当然，每一种表示立体结构的方法，都各有千秋。
同一个立体异构体可以用几种不同的方法表
示它的立体结构。
例如2R, 3S-2, 3, 4-三羟基丁醛：
第三节旋光性
一、平面偏振光
光的振动方向与前进方向垂直，普通光是在无数个垂直于前进方向的平面内振动。当普通光通过一个偏振的透镜或尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。简称偏振光。见下图所示:
图3-6偏振光
二、旋光性
偏振光的振动面化学上习惯称为偏振面。当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋转了一个角度。这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性(optical activity)。手性化合物都具有旋光性。
三、旋光度与比旋光度
㈠旋光度
怎样测定化合物旋光性呢？在实际工作中通常用旋光仪测定化合物的旋光性。一般旋光仪是由一个光源和两个棱镜组成的, 在两个棱镜中间有一个盛放样品的旋光管。见图3-6：
化合物旋光性的测定︰当平面偏振光通过盛有旋光性化合物的旋光管后，偏振面就会被旋转(向右或向左)一个角度，这时偏振光就不能通行无阻的穿过与起偏镜棱轴相平行的检偏镜。只有检偏镜也旋转(向右或向左)相同的角度(a角度)，旋转了的平面偏振光才能完全通过。观察检偏镜上携带的刻度盘所旋转的角度，即为该旋光性物质的旋光度。
偏振面被旋光性物质所旋转的角度叫旋光度。用a表示。
偏振面被旋转的方向有左旋(逆时针)和右旋(顺时针)的区别。用符号(+)表示右旋，(-) 表示左旋。例如：(+)-2-丁醇表示右旋；（-)-2-丁醇表示左旋。所有旋光性化合物不是右旋，就是左旋。
自动旋光仪：
测定化合物的旋光度，除了使用前面介绍的普通旋光仪外，还有自动旋光仪，可直接显示被测化合物的旋光度和旋光方向，(＋)或(-)。它的基本原理和普通旋光仪雷同。目前在科学研究中已经较为广泛的使用。
㈡比旋光度
就某一化合物来说，实验中所观察到旋光度并不是恒定值，因为旋光度与溶液的浓度成正比，在给定的浓度下还与旋光管的长度成正比。除外，还与测定时的温度，光源波长以及用什么溶剂测定有关系。为了使一个化合物的旋光度成为特征物理常数，必须规定一些特定的条件：比旋光度（含义）：
规定用一分米（dm）长的旋光管，待测物质的浓度为1g.mL-1时所测得的旋光度，称为比旋光度。在实际工作中，常常可以用不同长度的旋光管和不同的样品浓度下测定物质的旋光度。然后按下列公式计算，即可得到比旋光度。
比旋光度计算公式：
比旋光度像物质的熔点、沸点或折射率等物理常数一样，也是化合物的一种物理常数。一对对映体，除比旋光度值相等符号相反(即旋光方向相反)外，其它物理性质雷同。如表3-1所示：
比旋光度对于鉴定一个旋光性化合物或者判断它的纯度是很重要的。因此，掌握比旋光度的表示方法及其含义是十分必要的。例如，在理化手册上查得海洛因（heroin）的比旋光度值
为=（甲醇）。这表示海洛因是一个光学活性化合物，它是左旋的，以甲醇作溶
剂，在15℃，用偏振的钠光测定的，比旋光度为-166。
例题：将胆固醇样品260mg溶于5ml氯仿中，然后将其装满5厘米长的旋光管，在室温（20℃）通过偏振的钠光测得旋光度为-2.5°,计算胆固醇的比旋光度：
小结:一对对映体的性质
物理性质和化学性质都相同（与手性试剂作用除外）；比旋光度值相等，符号相反(即旋光方向相反)。
第四节外消旋体
一、乳酸的三种不同的旋光现象:
乳酸是人们知道的第一个旋光性化合物，它的旋光性现象有三种不同的情况：
右旋乳酸从肌肉组织中分离出的乳酸
左旋乳酸葡萄糖发酵产生的乳酸
无旋光性乳酸一般化学合成的乳酸
二、外消旋体的定义:
一对对映体等量的混合物称为外消旋体。
外消旋体符号: ±或 dl例如（±）-乳酸即外消旋乳酸
三、外消旋体的性质:
外消旋体的物理性质与纯的单一对映体有一些不同：它无旋光性；熔点、密度等物理常有差
异。乳酸的三种立体异构体的一些物理性质见表3-2：
为什么外消旋体无旋光性呢？
因为一对对映体对光的影响是比旋光度值相等，旋光方向相反。因此，从微观分子考虑，当光照射到每一个分子时，一对对映体正好抵消了每一个对映体对光产生的影响作用。
第四节非对映体和内消旋化合物
我们已经知道含有一个手性碳原子的化合物存在着两个立体异构体一对对映体。含有两个以上手性碳原子（﹡）的化合物存在两个以上的立体异构体，其最大数目是2n (n)代表手性碳原子数。让我们看一个实例：2,3,4-三羟基丁醛，分子中含有两个不相同的手性碳原子。
(a)和(b)是互为不能重合的镜像，代表一对对映体；同样(c)和(d) 也是互为不能重合的镜像，代表另一对对映体。
也就是说有两对对映体。那么化合物(a)和(c)之间，以及(a)和(d)之间是什么关系呢？
(a)和(c)是彼此不成镜像关系的立体异构体，叫作非对映体，同样，(a)和(d)之间彼此也不成镜像关系，所以，也是非对映体。
彼此不成镜像关系的立体异构体叫非对映体。因此(b)与(c)之间，以及(b)与(d)之间也都是非对映体关系。
非对映体具有不同的物理性质。例如，沸点；溶解度等都不相同。
二.、内消旋化合物
酒石酸分子中有两个相同的手性碳。如果按照2n规则，最多可有四个立体异构体。但实际上酒石酸分子只有三个立体异构体：
思考：(a)与(c)、(b)与(c)是何种关系呢（对映体？非对映体？）？
为什么内消旋化合物无旋光性？内消旋化合物有对称面。对称面的上半部分是下半部分的镜
像。
分子的上下两部分对偏振光的影响相互抵消，使整个分子无旋光性（见图3-7）。
由于内消旋体的存在，酒石酸只有三种立体异构体，其数目少于按照2n规则所预测的数目。表3-3 为酒石酸的三种立体异构体的一些物理性质。
题3-3如果将(-)、(+)和内消旋酒石酸三者等量的混合物进行分步结晶，将得到两部分均无旋光性的结晶。
哪两部分?酒石酸的一对对映体和内消旋酒石酸。
问题3-4 2,3-二溴丁烷的立体异构体中有内消旋体吗？
解答:有因为有两个相同的手性碳,有对称面。
小结:彼此不成镜像关系的立体异构体叫非对映体。非对映体间具有不同的物理性质。
例如，熔点、沸点和溶解度等物理性质都不相同。
用重结晶或蒸馏等方法可以将非对映体分开。内消旋化合物有对称面，无旋光性。
第六节构型命名
构型是指分子结构中的原子或基团在空间排列的顺序。对映异构和顺反异构都属于构型异构。不过两者略有差异：对映异构体的构型一般指手性中心(或手性碳原子)所连的四个不同原子或原子团在空间排列的顺序。而顺反异构体的构型是指分子中某些共价键的旋转受阻而导致分子中的原子或原子团在空间排列的顺序。顺反异构体构型的命名已在第二章作了初步学习，在第四章还要继续学习。这儿只介绍对映异构体的两种构型命名方法。
一、D.L 命名法
一个化合物的绝对构型通常指键合在手性中心的四个原子或基团在空间的真实排列方式。1951年前，人们还无法确定化合物的绝对构型。费歇尔(Fischer)人为地选定(＋)-甘油醛为标准物，并规定其碳链处于垂直方向，醛基在碳链上端的投影式中，C2上的羟基处于右侧的为D-构型。其对映体，(-)-甘油醛为L-构型。两者结构分别如下：
以甘油醛为标准物，通过合适的化学反应转化成其它旋光性化合物，只要在反应过程中不断裂与手性中心直接相连的化学键，
那么所得的化合物的构型就与原甘油醛的构型相同例如：
D-(＋)-甘油醛与氧化汞(HgO)反应，醛基被氧化成羧基(-COOH)，生成甘油酸。由于与手性中心(C2)直接相连的键没有发生断裂，因此甘油酸的构型应与D-甘油醛相同，也是D构型。
但甘油酸的旋光方向却为左旋。这一事实说明化合物的构型与旋光方向没有直接的对应关系。化合物的旋光方向只是通过旋光仪直接测定的。
1951年，拜捷沃特(J.M.Bijvoet)用X-衍射技术测定了(＋)-酒石酸铷钾盐的绝对构型之后，确定了原来人为规定的D-(＋)-甘油醛的构型刚巧就是它的真实构型。当然以甘油醛为标准物，确定的其它化合物的构型，自然也是绝对构型了。
D.L命名法的使用有一定的局限性，它只适用与甘油醛结构类似的化合物。目前，一般用于糖类和氨基酸的构型命名(见第15章和第17章)。
二R. S 构型命名法
R.S构型命名法广泛应用于各种类型手性化合物构型命名。它遵循凯恩-英戈德-普雷洛格规则(R. S.Cahn-R. S. Ingold-V. Prelog Rules)，命名手性化合物的构型。1979年IUPAC建议采用R. S构型命名法。
㈠R.S构型命名规则:
1、按原子序数大小为序，排列与手性碳相连的四个原子或基团的大小顺序(或称优先级)，具体方法按照次序法则(例题1和例题2中的叙述内容)。
2、将手性碳上的四个原子或基团中最小的(大多数情况下是氢原子)置于远离我们视线的位置(即放在最远的位置)，然后观察朝向我们的另外三个基团由大到小的顺序。如为顺时针方向为R构型；反时针方向为S构型。
若a﹥b﹥c﹥d
图3-8 R.S构型命名法图示:
㈡次序法则（确定C﹡上连的四个基团优先顺序）：
次序法则1：与手性碳原子直接相连的四个不相同的原子，先后顺序取决于原子序数的大小，原子序数较大的原子较优先(也就是较大基团)。例如：Cl、Br、I、H四个原子，连在同一个手性碳上其原子序数大小顺序为I>Br>Cl>H。因此其优先顺序也是I>Br>Cl>H。
次序法则2：当手性碳所连的四个原子或基团中，有些基团的第一个原子相同时，则要依次看第二个甚至第三个原子，直到遇有差别时，将其中原子序号大的仍然排列在前。例如，-CH3和-CH2CH3比较，第一个原子均为碳，两者相同，于是比较该碳所连的原子或基团，前者为H，H，H，后者为H，H，C，相比之下后者的碳原子序号比前者大。因此-CH2CH3应排在-CH3的前面。即优先顺序为：-CH2CH3>-CH3 次序法则3：若手性碳上连有的基团含有双键或三键，则可看成连接两个或三个相同的原子。例如，醛基-CHO 可看作C原子上直接连着2个O和1个H原子，当有-CHO和-CH2OH基同时连在一个手性碳上，那么
这两个基团由大到小的顺序应该是：-CHO> -CH2OH。
同样，羧基(-COOH)可看作碳原子上直接连着3个氧原子，当-COOH和-CHO比较时，这两个基团的优先顺序是-COOH> -CHO。
R或S构型，它标志着手性分子的绝对构型。至今尚不知道化合物的旋光方向与构型的关系。不能把两者混为一谈。
例题1、命名氯溴碘甲烷（A和B）的构型
解:
例题2命名两个2-丁醇（A和B）的构型：
解：
第五章对映异构 本章要点： 1、概念：手性碳原子，手性分子，对映体，内外消旋体，…… 2、产生原因：根本原因、常见原因 3、构型表示：费歇尔投影式；D/L、R/S命名 4、对映异构体及数目判断 一、基本概念 1、旋光性——物质使平面偏振光旋过一定角度的特性；有左旋和右旋之分；物质具备旋光 性与否需要通过旋光仪进行测定。 2、旋光性物质——具有旋光性的物质，分左旋体（l或-）、右旋体（d或+）。 3、手性——实物与镜像关系，即只能重合不能重叠。 4、对映异构——构造相同的两个化合物，互呈“实物与镜像”关系，对映而不能重叠，它 们对平面偏振光的作用不同，生理活性也不同，称为对映异构体。因其旋 光性上的表现不同，又称旋光异构体。 5、对映异构体特征——构型上互为实物与镜像关系；旋光性上大小相等方向相反。 6、外消旋体——等量的左旋体＋右旋体，混合后体系失去旋光性（外因使然），是混合物。 7、内消旋体——分子内存在对称因素使分子不具有旋光性（内因造成），是纯净物。 8、手性碳C——sp3杂化，连接四个不同基团的碳原子。 9、手性分子——分子内无对称因素（要求掌握对称面），常常是“有且只有一个手性碳”的 分子；手性分子具有旋光性、存在对映异构体。 10、对称面(σ)——把分子分成实物与镜像关系的面，即平分分子的平面，把分子分成完全 相等的两个部分，可以有一个或多个。
手性、手性分子、旋光异构体、对映体： b c d a b c d 实物 镜像 两者对平面偏振光作用不同,称为旋光异构体；两者只能重合不能重叠，互为镜像关系，具有手性，是手性分子；因具有镜像关系，又称对映体 对称面σ举例（可以有多个）： C=C Cl H Cl H 对称面 对称面 C=C Cl H Cl H 对称面 Cl H Cl H 对称面 C 对 称面 二、分子具有手性的原因 根本原因——分子内无对称因素；常见原因——具有手性碳原子。 三、对映异构体的判断 手性分子具有对映异构体，故判断有否对映体只需判断是否是手性分子。 1、有且只有一个C ，一定是手性分子。 2、分子内找不到对称因素（掌握对称面），一定是手性分子。 注：有C 不一定是手性分子（内消旋体）； 无C 不一定不是手性分子（丙二烯型，两端碳所连原子或基团不同时；其余类型略）。
第六章 对映异构习题 1、例说明下列各名词的意义。 （1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。 （2）比旋光度：通常规定1mol 含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm ）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）对映异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对映异构体。 （4）非对映异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。 （5）外消旋体：一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso 表示。 2、下列化合物分子中有无手性碳原子（用*表示手性碳原子）。 （1）BrCH 2CHDCH 2Cl * （2） 无手性碳原子 （3） ** Br OH
C C C Cl Cl H (5) (6) C C C 3 H Cl H C C C 3 CH 3 Cl H (8) Cl （5）无对称面，无对称中心，手性 （6）无对称面，无对称中心，手性 （7）有对称面， 无手性 （8）有对称面， 无手性 （9）有对称面，无手性 （10） 手性 （11）手性 （12）手性原子，手性 3、写出分子式为C 3H 6DCl 所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 解：（1） （手性） （2） （无手性） （3） （手性） （4） （无手性）
（5） 4、（1）丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式。 解： （2）从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。从A得出一个三氯化物，B给出两个，C和D各给出三个，试推出A，B的结构。 解：A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl （3）通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？ 解： （4）有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？
7 对映异构问题参考答案 问题1 某纯液体试样在10cm 的盛液管中测得其旋光度为+30°，怎样用实验确证它的旋光度是+30°而不是-330°，也不是+390°？ 讨论：通过旋光度测定实验，可以利用物质旋光度αλt 与该物质质量浓度ρB 或管长l 成正比的关系确定。例如，物质质量浓度ρB 增大为原来的2倍，若测得其旋光度为+60°，则说明第1次测得的旋光度不是-330°。再使物质质量浓度ρB 减小为原来的1/2，若测得其旋光度为+15°，则说明第1次测得的旋光度不是+390°。因此最终确定测得其旋光度为+30°。对于纯液体，则可通过2次改变旋光管的长度进行测试即可确定。 问题2 构型相同的旋光化合物，它们的旋光方向就一定相同吗？反之又如何？构型与旋光方向之间有什么关系？ 讨论：两化合物构型相同时，它们的旋光方向不一定相同，反之亦然。手性化合物的旋光方向和构型是两个不同的概念。因此，手性化合物在构型上的联系才是本质的联系。 构型的命名是人为规定的，但是不论按照什么命名系统规定，都是为了表示分子中的原子在空间的排布方式。现在所涉及的问题都是绝对构型，实际上也就是分子的真实立体结构。旋光方向和旋光度是它们显示出来的物理性质。化合物的任何性质都是由它们的组成和结构决定的，这是化学思维中的一条最重要的基本原理。因此，旋光度和旋光方向，必然是由化合物的结构决定的。 问题3 请用实例解释非对映异构现象，说明非对映异构与对映异构的异同。 讨论：以氯代苹果酸为例进行讨论，其Fischer 投影式如下： H OH H Cl HO H Cl H H OH Cl H HO H H Cl COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH (1)(2) (3) (4) 对映体对映体m.p 173℃ 173℃167℃167℃D 20[α]-7.1°+7.1° -9.3° +9.3° (±) m.p 145℃ m.p 157℃ 外消旋体外消旋体非对映体 对映异构是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。对 映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，只是对平面偏振光的旋转方向（旋光性能）等不同。 不呈物体与镜象关系的立体异构体叫做非对映体。或者符合如下3点就属于非对映体：⑴构造式相同，⑵不是物像关系，⑶空间关系不同。例如分子中有两个以上手性中心时，就有非对映异构现象。 非对映异构体的特征： 1 物理性质不同（熔点、沸点、溶解度等）。 2 比旋光度不同。 3 旋光方向可能相同也可能不同。 4 化学性质相似，但反应速度有差异。
第四章对映异构练习题 一、选择题 1. 2 分(7713) 下列四个结构式中, 哪一个结构式代表的化合物与其它三个结构式代表的化合物不同? (A) (B) (C) (D) 2. 2 分(8671) 指出下列各组异构体中，哪组是对映体: C C C CH CH CH H COOH Br Br Cl A B C 3. 2 分(0194) 一对化合物的相互关系是: (A)对映异构体(B) 非对映异构体(C) 相同化合物(D) 不同的化合物 4. 2 分(0202) 与的相互关系是: (A) 对映异构体(B) 非对映异构体(C) 相同化合物(D) 不同的化合物 5. 2 分(8669) CH3 Br H C2H5与 CH3 Br H H5C2 一对化合物的相互关系是: A. 相同化合物 B. 对映异构体 C. 非对映异构体 D. 不同化合物 OH H C2H5 OH CH3 H C2H5 CH3 H H OH HO CH3 H H OH C2H5 C2H5 3 H H O H O H O H H3C OH COOH 6 H5 HO C6H5 COOH 3 HO2 H H CH3 C H H CH3 C HO2
6. 2 分 (4125) (1R ,2S )-2-甲氨基-1苯基-1-丙醇的费歇尔(Fischer)投影式是: 7. 2 分 (4001) 下列说法错误的是： A. 有对称面的分子无手性 B. 有对称中心的分子无手性 C. 有对称轴的分子无手性 D. 有交替对称轴的分子无手性 8. 2 分 (4002) 下列关于费歇尔投影式说法错误的是： A. 不能离开纸面翻转 B. 水平方向键上说连接原子或原子团朝前 C. 不能在纸面上旋转180° D. 任意两个基团不能互换 9. 2 分 (4003) 立体异构不包括下列哪种情况： A. 基团的位置异构 B. 顺反异构 C. 构型异构 D. 构象异构 10. 2 分 (4004) 下列说法正确的是： A. R 构型的分子一定是右旋体 B. S 构型的分子一定是左旋体 C. D 构型的分子一定是右旋体 D. 构型的R 、S 与分子的旋光方向没有关系 二、填空题 1. 4 分 (8241) 写出1,3-二甲基-2,4-二氯环丁烷可能存在的立体异构体的构型式，判断哪些是手性分子和非手性分子; 并指出非手性分子中存在的对称元素。 2. 2 分 (6115) 下列化合物有几个手性碳原子? 有几种立体异构体? CH 3 6H 5 OH H NHCH 3H CH 3 6H 5 OH H H CH 3NH CH 3 6H 5 OH H CH 3 NH H CH 3 6H 5 H HO NHCH 3H (A) (B) (C)(D) CHOH CHOH 2OH CH 2OH
第六章对映异构 1. 说明下列各名词的意义： ⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体：⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体： 答案： （1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。（2）通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。 （4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。 （5）一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。 2. 下列化合物中有无手性C（用*表示手性C） （1）（2）（3）（4） 答案： （1）（2）无手性碳原子 （3）（4）
3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案： 解：⑴ （手性） ⑵（无手性） ⑶（手性） ⑷（无手性） ⑸ 4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案： (1)
第六章对映异构 1.说明下列各名词的意义： ⑴旋光性；⑵比旋光度；⑶对应异构体；⑷非对应异构体；⑸外消旋体；⑹内消旋体。 答案： （1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。 （2）通常规定1mol含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。 （4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。 （5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。 2. 下列化合物中有无手性C（用*表示手性C ） （ 1 ）（2）（3）（4） 答案： （1）（2）无手性碳原子（3）（4） 3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案： ⑴ （手性）⑵（无手性）⑶（手性） ⑷（无手性）⑸ 4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6C l2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5C l3）的数目已由气相色谱法确定。从A得出一个三氯化物，B给出两个，C和D各给出三个，试推出A，B的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案： (1) H C *OH C H3 C H2C H3
第七章习题答案 7.1 解：（1）手性和手性碳： 实物与其镜像不能完全重合的特征称为手性；具有四面体结构（即sp 3）的碳原子，当连接有四个不同的原子或原子团时形成手性中心，这个碳原子称为手性碳原子。 （2）旋光度和比旋光度：偏振光通过旋光性物质时使偏振光的振动平面偏转了一定角度，这个角度叫旋光物质的旋光度，用α表示；旋光度与测定时的条件，如溶液的浓度、盛液管的长度、温度以及所用光的波长等因素有关。1mL 含1g 旋光性物质的溶液，放在长1dm 的盛液管中测得的旋光度称为该物质的比旋光度。比旋光度是旋光性物质特有的物理常数，通常用[]t λα表示。 （3）对映体和非对映体：旋光异构体中互为实物与镜像关系且又不能重合的一对异构体称为对映体；旋光异构体中不是互为实物与镜像的一对异构体叫非对映体。 （4）内消旋体和外消旋体：分子中含两个或偶数个相同的手性碳原子，它们对称地排列时，分子中存在对称面使分子的上部与下部互为实物与镜像的关系，无旋光性，称为内消旋体，常用meso -表示；一对对映体的等量混合物称为外消旋体。外消旋体“±”或“dl ”表示。内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但它们的组成是不同的，内消旋体是单一化合物，外消旋体是混合物，可进行外消旋体的拆分。 （5）构型与构象：构型是表示原子或基团在空间的排列；构象是指分子由于可以绕σ单键键轴自由旋转，从而引起分子中的各原子或原子团在空间的不同排列形成特定的几何形状。 （6）左旋与右旋：旋光性物质使偏振光的振动平面顺时针旋转为右旋，用“＋”或“d ”表示；逆时针旋转为左旋，用“－”或“l ”表示。 7.2 解：第一次观察：[]乙醇）(7.30.1.0.322.220 +=? 05+= D α ，第二次观察： []乙醇） (7.35.0.0.311 .120o D +=? 05+=α。两次观察的结果说明，同一化合物的比旋光度是一定的。 7.3 解： * * (1) CH 3CH 2CH C CH 2CH 3CH 3 3 CH 3(2) (3)(4) O CH 3 ***H CH 3 H H (6) * *HOOCCH 2CHCHCOOH C 6H 5 C 6H 5 无 7.4 解：（1）（R ）-3-溴-1-戊烯 （2）（2R ，3R ）-2-甲基-1,3-二氯戊烷
第七章对映异构 ●教学基本要求 1、了解物质产生旋光性的原因以及对映异构和分子结构的关系； 2、掌握手性、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等概念； 3、掌握构型R/S的表示方法； 4、了解不含手性碳原子化合物的对映异构。 ●教学重点 手性、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等概念；构型R/S的表示方法。 ●教学难点 手性、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等概念；构型R/S的表示方法；不含手性碳原子化合物的对映异构。 ●教学时数： ●教学方法与手段 1、讲授与练习相结合； 2、传统教学方法与与现代教学手段相结合； 3、、启发式教学。 ●教学内容 同分异构包括构造异构（也称结构异构）和立体异构。构造异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式不同而产生的异构，包括碳链异构、官能团异构、位置异构和互变异构。立体异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式相同，但在空间的排列方式不同而产生的异构，包括构象异构、顺反异构和旋光异构（也称对映异构）。顺反异构和旋光异构又叫做构型异构，它与构象异构的区别是：构型异构体的相互转化需要断裂价键，室温下能够分离异构体；而构象异构体的相互转化是通过碳碳单键的旋转来完成的，不必断裂价键，室温下不能够分离异构体。 其中构象异构和顺反异构前面已讲。这里我们介绍第三种，那就是对映异构（Enantiomerism）。 第一节物质的旋光性
1.1 平面偏振光和旋光性 1、平面偏振光 光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直。 在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的平面上振动。 中心圆点"O"，表示垂直于纸面的光的前进方向，双箭头表示光可能的振动方向。如果将普通光线通过一个尼可尔（Nicol）棱晶，它好象一个栅栏，只允许与棱晶晶轴相互平行的平面上振动的光线透过棱晶。这种通过Nicol棱晶的光线即只在某一平面上振动的光称为叫做平面偏振光（Plane-polarzed light）简称偏光。 2、旋光性 若让偏光通过某些物质（如水、乙醇、氯仿）时，其振动平面不发生改变，而当通过另一些物质如乳酸、葡萄糖等时，其振动平面会发生旋转。物质的这种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，也称光学活性物质。 旋光性物质能使偏振光旋转
第六章对映异构习题 答案
第六章对映异构 1、说明下列各名词的意义： ⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体： ⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体： 答案： （1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。（2）比旋光度：通常规定1mol含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm (10cm)长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。（3）对应异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。 （4）非对应异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。 （5）外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。 2、下列化合物中有无手性C（用*表示手性C） （1）（2）（3） （4） 答案： （1）* （2）无手性碳原子 （3）* *（4） 3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案：
解：分子式为C 3H 6DCl 的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对应异构体。 （手性）： （无手性） Cl CH 2CH 3 H D D H Cl CH 2CH 3 CH 2Cl CH 3 H D D H CH 2Cl CH 3 CH 2D CH 3 H Cl Cl H CH 2D CH 3 4、 ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案：(1) Cl 2CHCH 2CH 3(1) CH 3CCl 2CH 3(2) ClCH 2CHClCH 3(3) ClCH 2CH 2CH 2Cl (4) (2) 解：A 的构造式：CH 3CCl 2CH 3 B 的构造式：ClCH 2CH 2CH 2Cl (3) (4) 另两个无旋光性的为：CH 2ClCCl 2CH 3 ClCH 2ClCHCH 2Cl 5、指出下列构型式是R 或S 。 答案：
第六章对映异构 1、说明下列各名词的意义： ⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对应异构体： ⑷非对应异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体： 答案： （1）旋光性：能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。（2）比旋光度：通常规定1mol含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm (10cm)长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）对应异构体：构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。 （4）非对应异构体：构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。 （5）外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。 2、下列化合物中有无手性C（用*表示手性C） （1）（2）（3）（4） 答案： （1）* （2）无手性碳原子 （3）* *（4） 3、分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案： 解：分子式为C3H6DCl的化合物共有5个构造异构体，其中3个有对应异构体。 （手性）：
（无手性） Cl CH 2CH 3 H D D H Cl CH 2CH 3 CH 2Cl CH 3 H D D H CH 2Cl CH 3 CH 2D CH 3 H Cl Cl H CH 2D CH 3 4、 ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6Cl 2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案：(1) Cl 2CHCH 2CH 3(1) CH 3CCl 2CH 3(2) ClCH 2CHClCH 3(3) ClCH 2CH 2CH 2Cl (4) (2) 解：A 的构造式：CH 3CCl 2CH 3 B 的构造式：ClCH 2CH 2CH 2Cl (3) (4) 另两个无旋光性的为：CH 2ClCCl 2CH 3 ClCH 2ClCHCH 2 Cl 5、指出下列构型式是 R 或S 。 答案： R 型 S 型 S 型 S 型
第七章旋光异构习题 一、下列化合物各有多少个旋光异构体？为什么？ (1) CH3CH2CH(OH)CHClCH3 (2) (CH3)2CHCH2CH(CH3)COOH (3) C6H5CHBrCH2CH(OH)CH2CH(NH2)COOH (4) CH2(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CHO (5) CH3CH2CHClCHClCH2CH3 二. 下列化合物哪些存在旋光异构体？ 三. 用R / S标记法，标明下列化合物中手性碳原子的构型： 3 3 (7)(8) CH3 H NH2C 2 OCH3 H3C H CH3 O CH3 H Br CH3 Cl H C H NH2 N COOH H OH 2 CH3 H OH CH(CH3)2 H2N H 1. 2. 3. 4. 5. 6. 四. 标记出下列化合物的构型是R还是S，并指出B～E的表示方法及它们与化合物A的关系。 五. 根据R / S标记法写出下列化合物的Fischer投影式： CH2OH H Cl CH3 H Cl COOH HO H H OH COOH H OH HO H H OH CH2OH H OH HO H H OH HO H 2 OH CH3 C2H5 C C C CH3 CH 3 (1)(2)(3) (4) (5) CH3 C2H5 H Cl H Cl H3C C2H53 H3 H3 H CH3 H H CH3 Cl A B C D E
1. CHClBrF (S) 2. C 6H 5CHClCH 3 (S) 3. CH 3CHClCHClCH 3 (2R , 3R) 4. C 6H 5CH(CH 3)CH(OH)CH 3 (2S , 3R) 5. HOOCCH(OH)CH(OH)COOH (2R , 3S) 六. 写出3﹣甲基戊烷进行一氯代反应的可能产物，并指出哪些是对映体，哪些是非对映体，哪些不具有手性？ 七. 指出下列各对化合物的相互关系（相同构型，对映体，非对映体，内消旋体）： 八. 化合物A ，分子式为C 6H 10，具有旋光性。A 与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，催化加氢后得到无旋光性的B 。试推出A 、B 的构造式。 九. 有两种烯烃A 和B ，分子式均为C 7H 14。它们都有旋光性，且旋光方向相同，分别催化加氢后都得到C ，C 也有旋光性。试推出A 、B 、C 的构造式。 十. 化合物A 分子式为C 6H 11Cl ，具有旋光性，能使溴水褪色，与氢氧化钠的乙醇溶液加热反应生成B ，B 无旋光性，B 经臭氧氧化后还原水解生成的产物之一是2﹣甲基丙二醛，试推测A 、B 的构造式并写出各步反应。（上完第八章卤代烃后完成此题） 十一. 选择题： 1. 化合物（+）和（—）甘油醛的性质不同的是（ ）。 A. 熔点 B. 相对密度 C. 折光率 D. 旋光性 2. 具有旋光异构体的化合物是（ ）。 CH 3 Br H H H 3C H CH 3Br H H CH 3 CH 3 2CH 3 H NH 2NH 2 3 H CH 2CH 3COOH H OH H OH H HO COOH H HO COOH 3 H OH COOH H CH 3和 和 和 和 C Cl Br 25 C Br C 2H 5 和 3 3 和 1. 2.3. 4. 5. 6.
第七章立体化学 Chapter 5 Stereochemistry-Enantiomerism 异构体的分类 构造异构 碳链（碳架）异构 官能团位置异构 官能团异构 互变异构 构型异构 构象异构 顺反异构 光学异构 同分异构 立体异构 立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序相同，但在空间的排列方向不同而引起的异构体。 立体化学的任务：研究分子的立体形象及与立体形象相联系的特殊物理性质和化学性质的科学。 对映异构和立体异构的区别与联系： 相同点：原子在空间的排布方式； 不同点：对映异构体打断键才能相互转换；立体异构体σ键的旋转相互转换 5.1物质的旋光性与手性 一、平面偏振光和旋光性的物质 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 暗 1、平面偏振光：指只在一个平面上振动的光，简称偏光（plane polarized light）。
2、偏光与物质旋光性的关系 （1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。 （2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。 旋光度：旋光性物质使偏振光的振动平面旋转一定的角度。用希腊文α表示。 影响旋光度的因素 (a)被测物质; (b) 溶液的浓度; (c) 盛液管长度; (d) 测定温度; (e) 所用光的波长 右旋体：使偏振光的振动平面向右旋转的物质，右旋—— (+)； 左旋体：使偏振光的振动平面向左旋转的物质，左旋 ——(－)。 其旋光方向 顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示。 但旋光度“α”受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响，为了便于比较，常用比旋光度[α]来表示。 3、旋光度与比旋光度的关系 比旋光度(specific rotation)——是指在一定温度，和光源的条件下，把1mL 含有1克旋光性物质放在1dm 的盛液管中，所测得旋光度，就叫做比旋光度，用[α]表示。 比旋光度表示：盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml 时的旋光度。 实际测量时，可用溶液测量其旋光度，再用下式计算其比旋光度： []ρ ααλλ ?=l t t 式中： λ——测量时所采用的光波波长； t ——测量时的温度； α——由仪器测得的溶液的旋光度； l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm)； C ——溶液的浓度,单位为g.mL -1。 表示比旋光度时，需要标明测量时的温度、光源的波长以及所使用的溶剂。 例如，在温度为20°C 时，用钠光灯为光源测得的葡萄糖水溶液的比旋光
第四章 对映异构 Chapter 4. enantiomerism 1. 写出2，3，4-三羟基丁醛的四种异构体中各个不对称碳原子的构型（R 或S ）。 2. 化合物A ，C 5H 10, 有光学活性，能使Br 2-CCl 4溶液褪色，但不能使KMnO 4的水溶液褪色。A 加1mol H 2能生成两个化合物，都无光学活性，请推测A 的结构式。 3. 判断下列化合物是否具有光学活性？ 1) 2) 3) 4) 5) 6) 4. 用R/S 法标记下列化合物中手性碳原子的构型： 2） 1) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 5. 写出下列化合物的立体结构式： 1). (R)-3-甲基己醇 2). (R)-2-氯戊烷 3). (S)-CH 3CHDOH 4). (R,S)-1,2-二氯环己烷 5). (1S,3R)-1-乙基-3-溴环戊烷 6). (2R,3S)- 2-氯-3-碘丁烷 OH OH HO OH OH OH H 33CH 3H 3C CH 3OH H H OH H CH 3Cl Cl H 33Br H OH CH 3CH=CH 2C (H 3C)2CH 3Br CH 2SH H Cl H CH 33CH 3H H 33
答案： 1. OH CHO H OH H CH 2OH R S OH CHO H H HO CH 2OH R S R H CHO HO OH H CH 2OH R S H CHO HO OH H CH 2OH S 2. 3. 1) 有旋光 2)有旋光 3)有旋光 4)无旋光 5) 无旋光 6)) 有旋光 4. 1) S 2) S 3) 2S, 4S 4) S 5) R, R 6) 2S, 3R 7) 1S, 2R 8) S 9) R 10) R, R 5. 1) 2) 3) 4) 5) 6) H 3C CH 3 H 32CH 2C 3Cl Cl Br CH 2CH 3R S
第八章 对映异构） [目的要求]： 1.了解平面偏振光的产生及旋光仪的构造； ２.掌握对映异构与分子结构的关系； ３.掌握对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体、手性、对称因素等立体化学中的基本概念； ４.掌握构型的表示及标定； 8.1物质的旋光性和比旋光度 8.1.1 物质的旋光性 在物理学中我们都知道，光波是一种电磁波，其振动的方向和它的前进方向相互垂直。有无数个平面经过光传播的直线，而普通的光都在所有这些平面上振动。 旋光性物质是指能使偏振光平面旋转的物质。当在某一平面中振动的偏振光通过旋光性物质时，它出来时就在另一个平面上振动。能使偏振光振动平面向右旋转称为右旋体，向左旋转则称为左旋体，如乳酸、葡萄糖等都是旋光性物质它们能使偏光振动的平面旋转一定的角度 。而水、酒精、乙酸等对偏光不发生影响，偏光仍维持原来的振动平面，因此它们都是一些非旋光活性物质。 8.1.2 比旋光度 我们知道，物质的旋光性是由有旋光性的化合物的分子所引起，因此旋光度的大小取决于光通过旋光管时碰到的分子的多少。例如光在20厘米上的旋光管中碰到的分子是在10厘米长的旋光管中的二倍。因此旋光度也是二倍。如果旋光性物质在溶液中，光所碰到的分子数将取决于浓度。在一定长度的旋光管中，光在2克/100ml 的溶液中碰到的溶质分子是1克/100ml 时的二倍，旋光度也将是二倍。由于物质的旋光度与它的浓度有关，因此为了能比较物质的旋光性能，我们必须修正旋光管长度和溶液的浓度差别，这样旋光度的大小和方向就是每一个别旋光性化合物的特性了。通常规定1ml 含1克旋光性物质的溶液，放在1Nicol棱棱 检偏镜 Nicol棱棱起偏镜光源 观察 偏振光旋转后的 偏振光I
第六章对映异构 1. 举例说明下列各名词的意义： ⑴旋光性：⑵比旋光度：⑶对映异构体：⑷非对映异构体：⑸外消旋体：⑹内消旋体 答案: （1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。 （2）通常规定1mL含1 g旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对映异构体。 （4）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对映体。（5）一对对映体的右旋体和左旋体等量混合物叫外消旋体。 （6）分子内由于含有相同的手性碳原子，并存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso表示。 2. 判断下列化合物哪些具有手性碳原子（用*表示手性碳原子）,哪些没有手性碳原子但有手性. （1）（2）（4）（5） 答案: （1） （2）无手性碳原子 3.分子式为C3H6DCl所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案：⑴（手性） ⑵（无手性）
⑶（手性） ⑷（无手性） ⑸ 4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C3H6Cl2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C3H5Cl3）的数目已由气相色谱法确定。从A得出一个三氯化物，B给出两个， C和D各给出三个，试推出A，B的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C，那么C的构造式是什么？D的构造式是怎样的？⑷有旋光的C氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案: (1) (2) A：CH3CClCH3 B ClCH2CH2CH2Cl (3) (4) 另两个无旋光性的为：CH2ClCHClCH2CCl和 CH3CCl2CH2Cl
第六章 对映异构 1. 说明下列各名词的意义： ⑴旋光性；⑵比旋光度；⑶对应异构体；⑷非对应异构体；⑸外消旋体；⑹内消旋体。 答案： （1）能使偏光振动平面的性质，称为物质的旋光性。 （2）通常规定1mol 含1 g 旋光性物质的溶液，放在1 dm （10cm ）长的成液管中测得的旋光度，称为该物质的比旋光度。 （3）构造式相同的两个分子由于原子在空间的排列不同，彼此互为镜象，不能重合的分子，互称对应异构体。 （4）(答案）构造式相同，构型不同，但不是实物与镜象关系的化合物互称非对应体。 （5）一对对应体右旋体和左旋体的等量混合物叫外消旋体。 （6）分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子，称为内消旋体，用meso 表示。 2. 下列化合物中有无手性C （用*表示手性C ） （1） （2）（3）（4） 答案： （1）（2）无手性碳原子（3）（4） 3、分子式为C 3H 6DCl 所有构造异构体的结构式，在这些化合物中那些具有手性？用投影式表示它们的对应异构体。 答案： ⑴ （手性） ⑵ （无手性） ⑶ （手性） ⑷ （无手性）⑸ 4. ⑴丙烷氯化已分离出二氯化合物C 3H 6C l2的四种构造异构体，写出它们的构造式：⑵ 从各个二氯化物进一步氯化后，可得的三氯化物（C 3H 5C l3）的数目已由气相色谱法确定。从A 得出一个三氯化物，B 给出两个， C 和D 各给出三个，试推出A ，B 的结构。⑶通过另一合成方法得到有旋光性的化合物C ，那么C 的构造式是什么？D 的构造式是怎样的？⑷有旋光的C 氯化时，所得到的三氯丙烷化合物中有一个E 是有旋光性的，另两个无旋光性，它们的构造式怎样？ 答案： (1) H C *OH C H 3C H 2C H 3
第八章 对映异构 Ⅰ 学习要求 1. 掌握旋光性、旋光度、比旋光度、手性、手性碳原子、手性分子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等基本概念。 2. 掌握物质的旋光性与其分子构形的关系，能够正确判断一个化合物是否具有旋光性。 3. 掌握含有一个和两个手性碳原子化合物的旋光异构体Fischer 投影式的书写及相互关系的确定。 4. 熟练掌握含有一个和两个手性碳原子化合物的旋光异构体构型（D 、L 或R 、S ）的标记、命名及书写。 5. 了解外消旋体拆分的一般方法。 6. 了解亲电加成反应的立体化学。 Ⅱ 内容提要 一. 旋光性物质和比旋光度 1. 旋光性物质：在偏振光通过某物质时，能使偏振光的振动平面发生旋转的性质称为旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质。 2. 比旋光度：旋光能力的大小用旋光度α和比旋光度[]t λα表示。旋光度是指旋光性物 质使偏振光的振动平面旋转的角度；比旋光度则是规定在一定温度下，使用一定波长的光 源，物质的浓度为g ·mL — 1，盛液管的长度为1dm ，温度为常温时测得的旋光度。比旋光度与旋光度的关系为： 比旋光度是旋光物质的一个物理常数。比旋光度按右旋（顺时针旋转）和左旋（反时针旋转）分别用（+）和（﹣）表示。 二. 分子的手性与旋光异构 1. 手性分子：物质的分子与其镜象不能完全重叠，它们之间相当于左手和右手的关系，把这种特征称为物质的手性。具有手性的分子称为手性分子，手性分子具有旋光性，具有旋光性的分子一定是手性分子。 2. 对称面：能将分子分成互为镜象两部分的平面称为分子的对称面。 3. 对称中心：从分子中任何一原子或原子团向分子的中心做连线，延长此连线至等距离处，若出现相同的原子或原子团，该点称为分子的对称中心。对称面和对称中心统称对称因素。不具有对称因素的分子是手性分子，或者说手性分子不具有对称因素。 4. 手性碳原子：连有四个不同原子或原子团的碳原子有不对称性，称为手性碳原子或不对称碳原子，用“C*”表示，是分子的不对称中心或手性中心。手性是指整个物质的性质，手性中心是指其中某一原子的性质。 []l C t ?α= αλ
第七章(P、199) 2.解释与区别下列诸名词:配位聚合,络合聚合,插入聚合,定向聚合,有规立构 聚合。 配位聚合:配位聚合就是指单体分子首先在活性种空位上配位,形成 络合物,而配位活化后的单体在金属－烷基之间插入增长。配位与插入反复进行的聚合过程。故又称作络合引发聚合或插入聚合。配位聚合就是离子过程,也称为配位离子聚合。 络合聚合:配位聚合与就是同义词,其含义一方面就是指引发剂有配位或络合能力,另一方面指聚合过程中伴有配位或络合反应,但配位一词更为确切。 插入聚合:配位聚合与插入聚合就是同义词,其含义就是指单体就是通过插入的方式来完成增长的。 定向聚合:也称有规立构聚合,指形成立体规整聚合物的聚合反应。 有规立构聚合:指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。任何聚合过程或聚合方法,只要形成形成有规立构聚合物为主,都就是有规立构聚合。 3.区别聚合物的构型与构象。简述光学异构与几何异构。聚丙稀与聚丁二烯 有几种立体异构体？ 构型与构象:⑴、构型就是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。要改变构型必须经过化学键的断裂与重组,构型不同的异构体有旋光异构体与几何异构体。⑵、构象就是原子绕C-C单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 光学异构与几何异构:⑴、光学异构体就是指由构型所产生的异构现象,就是由手性中心所产生的,有R(右)与S(左)型,也称对映异构或手性异构。
⑵、 几何异构就是由分子中双键或环所产生的,有Z(顺式)与E(反式)构型。 聚丙稀与聚丁二烯的立体异构体:⑴、 丙稀有三种立体异构体,即:全同立构聚丙烯。间同立构聚丙烯与无规立构聚丙烯。⑵、 聚丁二烯可能有四种立体异构体,即:顺式-1,4,反式-1,4,、全同-1,2,间同-1,2-聚丁二烯。 5. 下列哪些单体能够配位聚合,采用什么引发剂？形成怎样的立构规整聚合 物？有无旋光活性？写出反应式。 ⑴ 、 丙稀能进行配位聚合,引发剂可选用()Cl AlEt TiCl 23,,-δγα,形成全同立 构聚丙烯,由于分子中仅有假手性中心,所以聚合物无旋光性。 ⑵ 、 异丁烯能进行配位聚合,无定向可言,仅考虑速率,引发剂可选用 34AlEt TiCl -,两甲基相同,无立体异构现象,也无旋光性。 ⑶ 、 丁二烯能进行配位聚合, Ziegler-Natta 型、π-烯丙基型与烷基锂型引 发剂都可选用,选用34AlEt TiCl -,顺式-1,4占95％,选用 ()134<-Ti Al AlR TiCl ,反式-1,4占91％,形成的聚合物就是几何异构体, 没有旋光性。选用()()[]陈化103=-V Al AlR acac V ,间规-1,2占92～96％, 选用()()未陈化3656AlR H CNC Cr -,等规-1,2占97～100％。也无旋光性。 ⑷ 、 胺基丙酸不能进行配位聚合。 ⑸ 、 戊二烯能进行配位聚合, 与丁二烯相似。除1,4-加成、1,2-加成外, 还有3,4-加成。 ⑹ 、 环氧丙烷能进行离子开环聚合,引发剂可选用甲醇钠等低活性引发
第八章 立体化学 1． 解释下列各名词，举例说明： （1）旋光活性物质 （2）右旋体 （3）手性原子 （4）手性分子和非手性分子 （5）对映异构体 （6）非对映异构体 （7）外消旋体 （8）内消旋体 2． 回答间题： （1）对映异构现象产生的必要条件是什么？ （2）含手性碳原子的化合物是否都有旋光性？举例说明。 （3）有旋光活性的化合物是否必须含手性碳原子？举例说明。 3．一个酸的分子式是C 5H 10O 2，有旋光性，写出它的一对对映异构体，并标明R..S.。 4．下列化合物中，哪个有对映异构体？标出手性碳原子，写出可能的对映异构体的投影式，并说明内消 旋体和外消体以及哪个有旋光活性。 （1） 2-溴-1-丁醇 （2）α，β-二溴丁二酸 （3）α，β-二溴丁酸 （4）α-甲基-2-丁烯酸 （5）2，3，4-三氯已烷 （6）1，2-二甲基环戊烷 （7）1，1-二甲基环戊烷 5．樟脑、薄荷醇以及蓖麻酸具有下列结构，分子中有几个手性碳原子？有几个光活异构体存在？ O HO 樟脑薄荷醇 蓖麻酸CH 3(CH 2)5CHOHCH 2CH=CH(CH 2)7COOH 6.下列各对化合物是对映体还是非对映体或是同一化合物？ CH 3 H Br Cl CH 3 H Cl Br CH 3 H Br Cl CH 3 Cl H Br (1) (2) CH 3 H H Br CH 3CH 3 CH 3 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 Cl Cl Cl Cl H H Br H H Br H H Br (3) (4) CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 Cl Cl H H Br H H Br (5) (6) H 3C CH 3H 3C CH 3CH 3 (7)(8) H 3C CH 3 H 3C CH 3H 3C H 3C 7.(1)有比旋光度+3.820 的乳酸转化成乳酸甲酯 CH 3CHOHCOOCH 3,[α]D 20 =-8.250 ,(一)-乳酸甲酯的绝对构型是什么? (2)下列反应中,构型有无变化?试为原料及产物指定D/L 和R/S.