第五章 对映异构习题及答案

对 映 异 构一、手性和对称因素1．手性物质分子互为实物和镜象关系，彼此不能完全重叠的特征，称为 分子的手性 ，其分子称为 手性分子 。

连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子（或手性中心）用C*表示。

2．对称因素物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无对称因素来判断，最常见的分子对称因素有对称面和对称中心。

（1）、对称面假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是分子的对称面：具有对称面的分子无手性。

（2）、对称中心若分子中有一点P ，在离P 等距离直线两端有相同的原子或基团，则点P 称为分子的对称中心。

有对称中心的分子没有手性。

物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有旋光性。

物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性。

二、对映体含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有两种不同的构型，是互为物体与镜象关系的立体异构体，称为对映异构体（简称为对映体）。

对映异构体特征：○1都有旋光性，一个左旋，一个右旋（又称为旋光异构体）。

○2其物性、化性一般相同，仅旋光方向相反，只有在手性环境下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度差异，生理作用的不同等。

等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（±）来表示。

3（一）对映体构型的表示方法1．构型表示方法对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式，书写不方便）和费歇尔投影式表示， Fischer 投影式投影原则：1° 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。

2°“横前竖后” （横线指与C *相连的两键指向纸平面前面，竖线表示指向纸平面的后面。

） 3° 碳链竖放练习1：2．判断不同投影式是否为同一构型的方法： （1）、 将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构型。

（2）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或逆时针旋转另三个基团，不会改变原构型。

第5章习题及参考答案5.1解释下列名词：（1）旋光性（2）手性（3）对映体（4）非对映体（5）内消旋体（6）外消旋体解：（1）使偏振光的振动平面发生旋转的性质。

（2）物质的分子和它的镜像不能重合的特征。

（3）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。

（4）不为实物和镜像关系的异构体。

（5）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，因此不具有旋光性的化合物。

（6）由等量的一对对映体组成的物质。

5.2现有某旋光性物质0.05g/mL的溶液一份：(1)将一部分该溶液放在5cm长的盛液管中，测得旋光度为+2.5°，试计算该物质的比旋光度。

(2)若将该溶液放在10cm长的盛液管中测定。

你观察到的旋光度应是多少?解：(1)+100°；(2)+5°5.3判断下列化合物中有无手性碳原子，并用“*标”出手性碳原子。

(1) C H3CH2CH2CHCH2OH (2) C H3CH2CH2CH2CHCH2ClCH3CH3 H(3)(4)BrCH2CHCH2FBrCH2Cl解：(1) *CH3CH2CH2CHCH2OH (2) *CH3CH2CH2CH2CHCH2ClCH3CH3H (3)(4)** BrCH2CHCH2FCH2ClBr5.4下列叙述是否正确，为什么？（1）具有R构型的化合物一定是右旋（＋）的。

（2）有旋光性的分子一定含有手性原子。

（3）含有手性原子的分子一定具有旋光性。

（4）一个分子从R构型转化到另一个分子的S构型一定进行了构型翻转。

（5）对映体除旋光方向相反外，其物理性质和化学性质完全相同。

解：均不正确。

5.5下列化合物中哪些具有旋光性？OHOHA.B.C.OH (1)(2)(3)OCH3OHCH3D.E.F.O(6) (4)(5)O HHH3CH 解：化合物B、C、D具有旋光性。

对映异构体精选题及其解1．某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。

（１）取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 oC 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o,试计算该物质的比旋光度。

（２）把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。

（３）如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。

解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示：t 为测定时的温度（一般为室温,15-30 oC ）；λ为测定时的波长（一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号Ｄ表示）,在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。

（１）将旋光度α＝+2.1o 带入上式,得（２）旋光度为α＝+2.1o ＊２＝+4.1o（３）旋光度为α＝+2.1o /２＝+1.05o１2．将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。

已知葡萄糖在水中的比旋光度为[α]D = +52.50。

解3．某纯液体试样在10 cm 长的盛液管中测得其旋光度为+300,怎样用实验证明它的旋光度的确是+300而不是-3300,也不是+3900？解 将该液体试样在5 cm 长的盛液管中测定其旋光度,若测得的旋光度为+150,则证明它的旋光度的确是+300。

（提示：也可用稀释的方法加以验证。

）4．下列化合物中有无手性碳原子？若有,请用星号标出。

c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )= 0.06 g / mLol (10 cm)+ 3.2o=ααD[ ]20=l (10 cm)c ( g / mL )C 6H 5C H 2C HC H 2C 6H 5C H 3(3)C 6H 5C HDC H 3(2)C H 3C H 2C H 2C HC H 2C H 3C H 3(1)解 与四个不同的原子或基团相连结的碳原子称为手性碳原子（或不对称碳原子）。

COOH NH 2HCH 3COOHH CH 3H 2NCH 3CH 2CH 3OH HCH 3CH 2CH 3H HO1.2. 第5章 对映异构一、问题参考答案问题5.1 下列化合物有无手性碳原子？请用“*”标出。

答：问题5.2 指出下列化合物是同一物还是对映异构体？答： 1和2，3和4分别为同一物，1、2与3、4为对映异构体 问题5.3 写出下列手性分子的Fischer 投影式。

答：1. CH 3CHCOOHNH 22. 2-丁醇3. 3-氯-2-溴戊烷(CH 3)2CHCHCH=CH 2CH 34.5.COOH CClCH 2CH 3CH 3HC 2H 5CH 3H 5C 2CH 3HCH 3HCl Cl Cl H 5C 22.3.4.CH 3HCl C 2H 51.CH 3CH 2CH3H 2NClCHO H CH 3问题5.4 用R/S 构型标记法标示下列各化合物的构型2-氯丙醛 2-苯基-2-氨基丁烷答： S-2-氯丙醛 S-2-氨基-2苯基丁烷问题5.5 下列化合物中哪些是同一物质？哪些是对映体？并命名答： 1与2为同一物；3与4为同一物。

前者与后者为对映体。

前者名称为S-1-氯-2-溴丙烷；后者为R-1-氯-2-溴丙烷。

问题5.6 命名下列各化合物，并指出其是否具有旋光性？1. 2. 3.答： 1. 1R,2S-1-氯-2-溴-1-苯基丙烷CH 3Cl H H BrCH(CH 3)2Br H HCH 3HClHCH 3H H CH 3H Cl HClCH 3CH 3Br BrCl ClHHH H CH 2CH 3CH 2CH 3CH 3CH 3Br BrCl ClHHH H CH 2CH 3CH 2CH 33.2. 3S,5S-5-氯-3-溴-2-甲基己烷3. 2R,4S-2,4-二氯戊烷1、2两化合物具有旋光性；3为内消旋体二、习题参考答案1、举例说明下列各名词的意义。

（1）手性（2）手性碳原子（3）对映体（4）旋光性（5）比旋光度（6）内消旋体（7）外消旋体答：（1）实物与镜像不能完全重合的特征称为手性。

第五章对映异构习题1、下列化合物分子中有无手性碳原子（用*表示手性碳原子）。

2、回答下面的一些说法是否确切？简要说明理由。

（1）在含有手性碳原子化合物的分子结构中都不具有任何对称因素，因此都有旋光性。

答：错误。

含有手性碳原子的化合物不一定具有旋光性。

例如内消旋体，含有多个手性碳原子，但旋光度为零。

（2）化合物分子中如含有任何对称因素，此化合物就不具有旋光性。

答：错误。

例如，反-1,2-二氯环丙烷具有旋光性，具有一对对映异构体；它含有二重对称轴，具有对称因素。

因此有无对称轴不能作为判断分子是否有手性的标准。

3、写出分子式为C3H6Cl2所有构造异构体的结构式。

在这些化合物中哪些具有手性？用投影式表示它们的对映异构体。

答：其中第四个化合物有手性，右图为其Fischer 投影式的对映异构体。

4、指出下列构型式是R或S。

R构型S构型S构型S构型5、画出下列化合物所有可能的光学异构体的构型式，标明成对的对映体和内消旋体，以R，S标定它们的构型。

（1）如右图所示，Ⅰ和Ⅱ为相同物质，***C6H5HC6H5HCH3H C6H5CH3H C6H5CH3H C6H5CH3C6H5HCH3C6H5HCH3H C6H5CH3CH3H ClCH2ClCH3Cl HCH2ClCH3R SH3CH2C CHCl2(1)(2)H3CCl2C CH3(3)ClH2CH2C CH2ClH3CClHC(4)CH2Cl为内消旋体; Ⅲ和Ⅳ互为对映异构体。

（2）如右图所示I和II是同一构型，为内消旋体; III和IV互为对映异构体。

（3）如右图所示，I和II为同一构型，为内消旋体；III和IV互为对映异构体。

6、写出下列各化合物的费歇尔投影式。

答：如图所示：7、画出下列化合物的构型。

答：如右图所示：CH3HHOHHOCH3H OHCH3H OHCH3HOCH3HH OHCH3H OHCH3HO HCH3(2R,3S)(2R,3R)(2S,3S)I I I I I I I V(2S,3R)ClClClClCl ClCl Cl(1R,2S)(1S,2S)(1R,2R)I II III IV(1S,2R)H ClCH3H BrCH3(2S,3R)H OHCH3Cl HCH3(2S,3S)(1)(2)CH2CHCl HC2H5Br HCH3Br HC2H5(1)(2)8、用费歇尔投影式画出下列各化合物的构型式。