旋光异构
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旋光异构现象
1.395 -13.9o
（二）外消旋体
名称
（+）-乳酸 （-）-乳酸 （+-）-乳酸
外消旋体用（±）表达
乳酸的一些物理常数
熔点
26 26 18
[α ]tD +3.8o -3.8o 0o
pKa 3.76 3.76 3.76
在气相或稀溶液中,与左旋体、右旋体性质相同(除旋光性), 在固态和浓溶液中有所不同。
（2）非旋光性物质——不具有旋光性旳物质，叫做非 旋光性物质。如水、乙醇
旋光仪
Na灯
平面偏振光 样品管
观察旳旋光度
aa
00000
起偏镜
平面被旋转
操作者
三 旋光度与比旋光度
1、旋光度：旋光性物质使偏振光旋转旳角度，称为旋
光度，以“α”表达。
右旋：物质使偏振光振动面对右（顺时针）旋转 左旋：物质使偏振光振动面对左（逆时针）旋转
分子中只有一种手性碳原子，分子存在对映体。
CH3 H C* Br
CH2CH3
CH3 Br C* H
CH2CH3
手性碳原子≠手性分子
旋光性
手性（分子旳构造）
分子旳不对称性 （无对称中心和对称面）
手性分子旳分类
含手性碳原子旳手性分子 不含手性碳原子旳手性分子
§4−3 含一种不对称碳原子旳化合物
以乳酸为例：
COOH
H C OH H OH
CH3
CH3
R
COOH HO H
CH3 S
标明构型练习
COOH
CHO
H
H
OH
CH3
OH＞COOH＞CH3＞H
S－（－）－乳酸
H
H
OH
（二）外消旋体
名称
（+）-乳酸 （-）-乳酸 （+-）-乳酸
外消旋体用（±）表达
乳酸的一些物理常数
熔点
26 26 18
[α ]tD +3.8o -3.8o 0o
pKa 3.76 3.76 3.76
在气相或稀溶液中,与左旋体、右旋体性质相同(除旋光性), 在固态和浓溶液中有所不同。
（2）非旋光性物质——不具有旋光性旳物质，叫做非 旋光性物质。如水、乙醇
旋光仪
Na灯
平面偏振光 样品管
观察旳旋光度
aa
00000
起偏镜
平面被旋转
操作者
三 旋光度与比旋光度
1、旋光度：旋光性物质使偏振光旋转旳角度，称为旋
光度，以“α”表达。
右旋：物质使偏振光振动面对右（顺时针）旋转 左旋：物质使偏振光振动面对左（逆时针）旋转
分子中只有一种手性碳原子，分子存在对映体。
CH3 H C* Br
CH2CH3
CH3 Br C* H
CH2CH3
手性碳原子≠手性分子
旋光性
手性（分子旳构造）
分子旳不对称性 （无对称中心和对称面）
手性分子旳分类
含手性碳原子旳手性分子 不含手性碳原子旳手性分子
§4−3 含一种不对称碳原子旳化合物
以乳酸为例：
COOH
H C OH H OH
CH3
CH3
R
COOH HO H
CH3 S
标明构型练习
COOH
CHO
H
H
OH
CH3
OH＞COOH＞CH3＞H
S－（－）－乳酸
H
H
OH
5旋光异构
构型标定实例
OH>COOH>CH3
COOH
COOH
HO
H
HO
CH3
CH3
"H"在横向 OH/COOH/CH3顺时针 变"S": (S)-2-羟基丙酸 （S）-(+)-乳酸
H
"H"在纵向 OH/COOH/CH3逆时针 不变"R": (R)-2-羟基丙酸 （R）-(－)-乳酸
简便措施：
① 手型规则：最小基团在那一侧，就用那只手。食指代表
H
OH
CH3
R－乳酸
－OH → －COOH → －CH3为顺 时针排列
从左后方观察
COOH
HO
H
－OH → －COOH → －CH3为逆时 针排列
CH3
S－乳酸
用费歇尔投影式拟定构型时，在纸面上观察：
Fischer投影式中最小基团在上下者，另外三个基团按顺序规
则由大到小旳顺序排列，顺时针构型为R，逆时针构型为S。
或Ⅳ不是实物和镜影旳关系。这种不为实物和镜影关系旳异
构体叫做非对映体。
由上可知：
含n个不同手性碳原子旳化合物有2n个 旋光异构体，可构成2n-1个外消旋体。
2．含两个相同手性碳原子化合物旳旋光异构
CH3
H
Cl
Cl
H
CH3
（2S,3S） Ⅰ
CH3
当一般光经过一种由方解石制成旳尼可尔（Nicol）棱 镜时，只有振动方向和棱镜晶轴平行旳振动面上旳光才干 经过，所得到旳光仅在一种平面上振动。这种仅在某一平 面上振动旳光叫做平面偏振光，简称偏振光。
使偏振光振动平面逆时针方向旋转旳物质叫做左
有机化学 第五章旋光异构
第五章 旋光异构
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 （1）D—L法
（相对标记法）
甘油醛
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法，适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
（补充）. 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时， d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构：分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构：分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构：分子式和构造式相同，构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构，又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
第五章旋光异构
COOH HO CH3H
按次序规则 OH > COOH > CH3 > H 反时针排列 S型
COOH H C OH CH3
CH3 Br H C2H5
基团顺序 Br > C2H5 > CH3 > H 顺时针排列R型
反时针排列S型
c、若最小的基团d不是处在距离我们最远的位置，则可通过任 意两个基团的两次交换，使之处于最远的位置，然后再根据 a→b→c 的走向判断其构型。
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，它可以把分子分成互为镜像的两 部分，该平面就是分子的对称面。
CH3 C Cl
1，1 二氯乙烷
对称面
对称面
H Cl
Cl C C H
CH3 COOH 在纸平面 180° CH3 COOH HO HH OH HO HH OH COOH CH3 3 COOH CH
（2）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另 三个基团的位置，不会改变原构型。
CH3 H OH C2H5
H
C2H5
C 2H 5
= C2H5
OH CH3
= HO
H CH
•非对映体混合在一起,可以用一般的物理方法将它们分离出来. 对映异构体的数目： 分子中有两个手性碳原子，最多可产生四个旋光异构体，组 成两个外消旋体。对于含n个手性碳原子的化合物，最多有2 n个旋光异构体，可组成2 n-1个外消旋体。 2、两个相同手性碳原子化合物的旋光异构
以酒石酸为例，其分子式是：HOOCCHOHCHOHCOOH。 可能有下面四种构型： COOH COOH COOH COOH
第五章旋光异构
2、 含有一个手性碳原子化合物的 旋光异构
CH3 HO C H
CH2CH3
CH3
HO H
CH2CH3
在使用投影式时，要注意投影式中基团的前后关系， 不能离开纸面翻转，也不能旋转90°，只能旋转180°及其 整数倍。
费歇尔投影式的原则口诀
1.碳原子跃然纸上，四价键交叉成碳 2.“横前竖后”是关键 3.主碳链竖排最常见，编号最小者位链
COOH
Ⅰ (2R,3R)-(－) Ⅱ (2S,3S)-(+) Ⅲ m-酒石酸
酒石酸
酒石酸
Ⅳ m-酒石酸
对映体
Ⅲ与Ⅳ粗看之下似乎也是对映体，但如果将Ⅲ沿纸面 旋转变180°，即可与Ⅳ重合，所以Ⅲ和Ⅳ实际是完全相 同的。
象Ⅲ这样，虽然有手性碳原子，但同时存在对称因素， 因而无旋光活性的化合物称为内消旋体。常用m-或meso-表 示。
3.含两个手性碳的化合物
（1）含两个不相同手性碳的化合物
※※
含两个不相同手性碳的化合 CH2－CH－CH－CHO
物应该有四种不同的空间构型。 OH OH OH 例：2,3,4-三羟基丁醛
CHO
CHO
H OH HO H H OH HO H
CH2OH （2R,3R）
CH2 OH (2S,3S)
D-(－)-赤鲜糖 L-(+)-赤鲜糖
二、旋光性与分子结构的关系
(b) 组成分子的所有原子在一个平面上，如:(E)–1,2–二氯乙烯
图5-6 分子中的对称面的示意图 (II)
二、旋光性与分子结构的关系
具有对称面的分子能与其镜像叠合，故不是手性分子， 因而没有旋光性。
图5-7 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
二、旋光性与分子结构的关系
旋光异构专题知识课件
❖当丙二烯分子两端碳上都连有不同旳基团时，分子没有 对称面也没有对称中心，有对映异构。
a
sp
a
CCC
b sp2
sp2 b
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
❖若用两个环来替代两个双键，则所得到旳螺环化合物也 应该有对映异构。
H
H
H
H
CCC
CCC
CH3
COOH
苹果酸
注意：具有手性碳原子旳分子不一定是手性分子，没有 手性碳原子旳分子不一定不是手性分子。
下面构型旳酒石酸分子没有手性。
COOH H C * OH H C * OH
COOH
酒石酸(meso)
3 手性分子旳判断
❖判断一种分子是不是手性分子，最直接旳方法就是，看 这个分子能否和它旳镜像重叠。
COOH H OH
CH3
COOH
HO
H
CH3
1 对映体和外消旋体
❖互为镜像旳异构体称为旋光异构体或对映异构体，简
称对映体。 ❖具有一种手性碳旳化合物没有对称面和对称中心，是手
性分子，存在两个旋光旳对映异构体。
CH3CH2C*HCH2OH CH3
2-甲基-1-丁醇
❖对映体旳性质，在非手性环境中完全相同，在手性条件 下可能不同。
构象异构：
构型异构： CH3 C C
CH3 CH3 CC
H
H
HH
CH3
顺反异构
旋光异构
旋光异构：是分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜 像对映关系旳立体异构现象。 旋光异构体之间旳物理性质和化学性质基本相同，只 是对平面偏振光旳旋转方向(旋光性能)不同。 研究旋光异构旳原因： 天然有机化合物大多有旋光现象。 旋光异构体旳生物活性差别很大，如左旋维生素C可治 疗坏血病，而右旋旳没有作用。 在反应机理研究中有主要旳应用价值。
a
sp
a
CCC
b sp2
sp2 b
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
H
H
CCC
CH3
CH3
❖若用两个环来替代两个双键，则所得到旳螺环化合物也 应该有对映异构。
H
H
H
H
CCC
CCC
CH3
COOH
苹果酸
注意：具有手性碳原子旳分子不一定是手性分子，没有 手性碳原子旳分子不一定不是手性分子。
下面构型旳酒石酸分子没有手性。
COOH H C * OH H C * OH
COOH
酒石酸(meso)
3 手性分子旳判断
❖判断一种分子是不是手性分子，最直接旳方法就是，看 这个分子能否和它旳镜像重叠。
COOH H OH
CH3
COOH
HO
H
CH3
1 对映体和外消旋体
❖互为镜像旳异构体称为旋光异构体或对映异构体，简
称对映体。 ❖具有一种手性碳旳化合物没有对称面和对称中心，是手
性分子，存在两个旋光旳对映异构体。
CH3CH2C*HCH2OH CH3
2-甲基-1-丁醇
❖对映体旳性质，在非手性环境中完全相同，在手性条件 下可能不同。
构象异构：
构型异构： CH3 C C
CH3 CH3 CC
H
H
HH
CH3
顺反异构
旋光异构
旋光异构：是分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜 像对映关系旳立体异构现象。 旋光异构体之间旳物理性质和化学性质基本相同，只 是对平面偏振光旳旋转方向(旋光性能)不同。 研究旋光异构旳原因： 天然有机化合物大多有旋光现象。 旋光异构体旳生物活性差别很大，如左旋维生素C可治 疗坏血病，而右旋旳没有作用。 在反应机理研究中有主要旳应用价值。
第五章旋光异构
内消旋体——含有手性碳原子的非手性分子，内消旋 体没有旋光性。
含有两个相同手性碳原子（*C）的化合物有三个旋光 异构体，其中有一对对映体，一个是内消旋体。
五、一些不含手性碳的手性分子
连二烯型（含有两个互相垂直的平面）
H C Cl C C H Cl H Cl C C C
H Cl
与镜像无法重合，是手性分子 比较：
3 赤式和苏式
含两个不对称碳的分子，若在Fischer投影式中，两个H在 同一侧，称为赤式，在不同侧，称为苏式。
HOCH2-CH(OH)-CH(OH)-CHO
CHO R H R H OH OH CH 2OH HO HO CHO H S H S CH 2OH
CHO S HO R H H OH CH 2OH
CH3 交换CH3和C2H5 C2H5 交换CH3和OH H HO CH3 交换 2 次
H HO I
C2H5
交换 1 次
I 的对映体 H C2H5 H 3C I 的对映体
C2H5 H H3C I
交换H和C2H5 OH 交换 3 次
OH
2. 旋转法
Br Cl
非手性分子：与镜像相重合
Cl Br
对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
H
H
Cl Cl
Cl
• 有对称轴但是手性分子
有机化合物中，大多数手性分子具有手性碳原子。
对有机物而言，看是否手性的判据是： 手性碳 —— 手性分子的特征
F H Cl C Br
连有四个不同基团的碳原子
手性碳(chiral carbon)
以甘油醛为标准，人为规定： 羟基在碳链右边的为 D型，它的对映体为L型。
CHO H OH CH2OH
旋光异构
镜子 H H3C C Cl CH3 H3C H C Cl CH3
如果实物和它的镜像能够重合，则实物和镜像为同一物质， 并且没有对映异构体。为非手性分子。
手性和对映异构的关系
对映异构体的每一个都具有手性 手性分子肯定有对映异构体 手性（镜像的不重合性） 手性（镜像的不重合性）是产生对映异构现 象的充分必要条件！ 象的充分必要条件！
镜子 COOH H C CH3 OH HO COOH C H
CH3
用费歇尔投影式表示为：
COOH H OH CH3
COOH HO H CH3
在费歇尔投影式中，规定横向的两个原子团在纸平面的前 面，竖向的两个原子团在纸平面的后面，横线和竖线的交 点代表手性碳原子。
朝纸面外
朝纸面内
根据费歇尔投影式判断手性碳原子的构型时，需要记住它的立 根据费歇尔投影式判断手性碳原子的构型时， 体形象。 体形象。 当最小的基团在竖线上，即在纸平面的后面时，直接根据另外 三个基团判断； 如果最小的基团在横线上，即在纸平面的前面，观察者应从纸 平面的后面往前看。若从纸平面的前面观察，根据另外三个基 团判断，观察到的构型与实际构型相反。 如果观察到为R，应改为S；如果观察到为S, 应改为R。
O H N O * O N O O H H N * O H N O O
R-型（不致畸）
S-型（致畸）
原因：生物体是手性环境
反应停” 被“反应停”夺去胳膊的孩子们
香芹酮 （香料）
O
O
S-Carvone caraway
R-Carvone spearmint
Dopa （药物）
HO H HO
COOH NH2
Cl F H H
H
.HF
Cl
第7章旋光异构
[a
]
t
a B l
α─ 旋光仪上测得的旋光度 ρB ─质量浓度（g·mL-1） l ─盛液管的长度（dm） t ─测定时的温度 λ─所用光源的波长
例如，在10mL 水中，加入某旋光物质1g， 在1dm 长的盛液管内，用钠灯做光源，温度为 20℃时测得它的旋光度α为-4.64o，则该物质的 比旋光度为：
手性不仅是某些宏观物体的特征， 某些微观的分子同样也具有“手性”， 我们称这类分子为“手性分子”。大量 的天然有机物，如脂类、糖类、氨基酸、 生物碱以及在生物体内起重要作用的酶 等，大多是手性分子。
手性分子
非手性分子
手性的判断
判断一个分子是否有手性，可用做一对实物 与镜像的分子模型，观察它们是否能够完全重合， 如果不能重合就是手性分子。但是要判断判断一 个分子是否有手性，并非一定要用模型。一个分 子是否能否与其镜像重合，与分子的对称因素有 关，对称因素主要有对称面、对称中心、对称轴 等。
CH3 C*H COOH OH
乳酸
HOOC
C* H
* CH
COOHOH OH酒 Nhomakorabea酸思考题：指出下列化合物中的手性碳原子。
NHCOCHCl2
HOCH2*CH *CHOH
NO2
氯霉素
Ph COCH2CH3
Ph C CH2*CHN(CH3)2
CH3
美散痛(Methadone)
1．对映体和外消旋体
最早发现的含一个手性碳的化合物是乳酸， 手性碳上四个不同的基团在空间有两种不同的 排列方式，也就是有两种不同的构型：
第七章 旋光异构
Enantiomerism
碳链异构
官能团异构
构造异构 位置异构
《旋光异构》课件
的方向。
化学实验方法还可以通过拆分旋光异构 体来研究它们的性质。拆分过程可以通 过结晶、色谱技术或化学转化等方法实 现，以分离出具有不同旋光性的异构体
。
物理实验方法
物理实验方法主要涉及使用物理手段来研究旋光异构体。这些方法通常 用于分析已经存在的旋光异构体，并可以提供关于它们结构和性质的信 息。
光学实验是研究旋光异构体的常用方法之一。通过测量旋光异构体的折 射率、吸收光谱和荧光光谱等光学性质，可以了解其分子结构和旋光性
旋光异构体的分类
左旋和右旋
根据旋光方向的不同，旋光异构体可 分为左旋和右旋两种类型。
外消旋体
当左旋和右旋两种异构体以等量混合 时，称为外消旋体，其旋光性相互抵 消。
旋光异构现象的应用
01
02
03
生物化学研究
旋光异构现象在生物化学 领域中具有重要应用，如 手性药物的合成与分离。
光学仪器制造
旋光异构现象可用于制造 光学仪器，如偏振片、反 射镜等。
新技术的应用
总结词
新技术的应用将为旋光异构领域带来革命性的变革，通过引入新技术，可以提升旋光异构的测量精度 、降低成本和提高生产效率。
详细描述
随着科技的不断发展，新技术不断涌现。将这些新技术应用于旋光异构领域，如光学干涉技术、计算 机视觉技术、人工智能等，可以大大提升旋光异构的测量精度和可靠性。同时，新技术的应用还可以 降低生产成本和提高生产效率，进一步推动旋光异构领域的发展。
食品添加剂
某些食品添加剂具有旋光 性，可影响食品的口感和 外观。
02
旋光异构的产生
物质的旋光性
物质对偏振光的影响
物质能够使偏振光发生旋转，即物质 的旋光性。
左旋和右旋
化学实验方法还可以通过拆分旋光异构 体来研究它们的性质。拆分过程可以通 过结晶、色谱技术或化学转化等方法实 现，以分离出具有不同旋光性的异构体
。
物理实验方法
物理实验方法主要涉及使用物理手段来研究旋光异构体。这些方法通常 用于分析已经存在的旋光异构体，并可以提供关于它们结构和性质的信 息。
光学实验是研究旋光异构体的常用方法之一。通过测量旋光异构体的折 射率、吸收光谱和荧光光谱等光学性质，可以了解其分子结构和旋光性
旋光异构体的分类
左旋和右旋
根据旋光方向的不同，旋光异构体可 分为左旋和右旋两种类型。
外消旋体
当左旋和右旋两种异构体以等量混合 时，称为外消旋体，其旋光性相互抵 消。
旋光异构现象的应用
01
02
03
生物化学研究
旋光异构现象在生物化学 领域中具有重要应用，如 手性药物的合成与分离。
光学仪器制造
旋光异构现象可用于制造 光学仪器，如偏振片、反 射镜等。
新技术的应用
总结词
新技术的应用将为旋光异构领域带来革命性的变革，通过引入新技术，可以提升旋光异构的测量精度 、降低成本和提高生产效率。
详细描述
随着科技的不断发展，新技术不断涌现。将这些新技术应用于旋光异构领域，如光学干涉技术、计算 机视觉技术、人工智能等，可以大大提升旋光异构的测量精度和可靠性。同时，新技术的应用还可以 降低生产成本和提高生产效率，进一步推动旋光异构领域的发展。
食品添加剂
某些食品添加剂具有旋光 性，可影响食品的口感和 外观。
02
旋光异构的产生
物质的旋光性
物质对偏振光的影响
物质能够使偏振光发生旋转，即物质 的旋光性。
左旋和右旋
有机化学旋光异构
2）把与手性碳原子相连的四个基团画上去。一般将含碳的基团画在垂直线两头。
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱 抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性， 为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法 费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子 或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）
3）注意：费歇尔投影式看起来象平面结构，实际它表示的是立体结构。与手性碳原子结合的横向的两个键是水平朝前的，与手性碳原子结合的竖向的两个键是垂直向后的。
构型的R、S命名规则
1970年IUPAC建议对对映异构体采用R、S命名，规则如下：
对于二取代的环烷烃化合物
七、其它不含手性碳原子的化合物的旋光异构
1）联苯类
2）丙二烯类
3）螺环烃
这些化合物有无旋光异构体？
下列化合物中有三个旋光异构体的是哪些？
喜树碱 抗癌活性与C－20构型有关。 C－20为S－构型(天然得到的化合物)有活性， 为R－构型时完全没有活性。
天冬酰胺
R型是甜味剂，甜度约为蔗醣的200倍，S型却是苦的。
4、构型的表示方法 费歇尔投影式
1）画一个十字形。十字形的交点代表手性碳原子。
2、对称性与旋光性(手性)
对称性：对称面，对称中心，对称轴
1）、具有对称面的分子没有手性。
2）、具有对称中心的分子没有手性。
3）、具有对称轴的分子不一定没有手性。
具有二重对称轴，有对称面，没有旋光性
只具有二重对称轴，有旋光性
很多有旋光性的化合物结构中有手性碳原子(与四个不同的原子 或基团相连的碳原子)。
含有两个相同手性碳原子的有机物有三个旋光异构体。
3、含有多个手性碳原子的有机物的旋光异构
含有n个不相同的手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。而如果含有相同的手性碳原子，则旋光异构体的数目就会少得多，会有内消旋体。
六、环状化合物的旋光异构：
环丙烷衍生物
有对称面，没有旋光性
1）
第四章 旋光异构
能使偏振光的振动方向向右的物质 ----称为右旋光性物质 ● 能使偏振光的振动方向向左的物质 ----称为左旋光性物质 顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 其旋光方向 逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示。
●
4.旋光仪 polarmeter：
定量测量液体或溶液的
旋光程度的仪器
产生旋光异构现象的结构原因是手性。
如把左手放到 镜子前面，其 镜像恰与右手 相同，左右手 的关系是实物 与镜像的关系
外貌极为相似 (即互相对映) 但又不能重合
左手和右手不能叠合
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
物质的这种相对映---互为镜象关系， 但不能重合的特征称为物质的手性 (chirality)或手征性。 手性是三维物体的基本属性，如果一个物体 不能与其镜像重合，该物体就称为手性物体。
一面垂直于该直线的镜子将分子反映, 反映后的镜像与原来 的分子重合 , 该直线称为该分子的 n重交(更)替对称轴。用Sn表示。
S4
H Cl Cl H Cl H H Cl 。 旋转 90 Cl Cl H H H Cl Cl H
-
H Cl Cl
Cl H H Cl
-
H
Cl H3C H H H Cl H CH3
正n边形有n重对称轴
H C6: C2: H Cl
H Cl Cl H H
H
H H Cl
对称轴不能作为分子有无光学活性的判据。
H CH3
H CH3 HO H
COOH H OH COOH （有）
N
H H H CH3 （有）
CH3
C2
C2
C3
（无）
H
旋光异构
S
R
R
顺序最小的原子(或基团 在竖线上, 顺时针排列为R构型 或基团)在竖线上 构型, • 顺序最小的原子 或基团 在竖线上 顺时针排列为 构型 逆时 针排列为S构型。 针排列为 构型。 构型 • 顺序最小的原子(或基团 在横线上, 顺时针排列为S构型 逆时 顺序最小的原子 或基团)在横线上 顺时针排列为 构型, 或基团 在横线上 构型 针排列为R构型。 针排列为 构型。 构型 如果固定某一个基团，而依次改变另三个基团的位置， • 如果固定某一个基团，而依次改变另三个基团的位置，则分子 构型不变。 构型不变。
R S R R
试判断下列Fischer投影式中与 投影式中与(S)-2-甲基丁酸成对 试判断下列 投影式中与 甲基丁酸成对 映关系的有哪几个？ 映关系的有哪几个？
H H3C CH3CH2 Cs COOH H3C H C2H5 COOH A COOH H H3C C2H5 D CH3 C2H5 H COOH E H COOH CH3 C2H5 F H C2H5 H COOH CH3 B C2H5 CH3 COOH G H COOH C2H5 CH3 C C2H5 H3C H COOH H
3）Fischer投影式 ） 投影式
COOH C H3C H OH HO COOH C CH3 H
交叉点 手性碳（位于纸平面上） （后）
COOH HO （前） CH3
（后）
H （前）
[规定 ] 投影时，与手性碳相连横向两个键朝前，竖向两个 规定 投影时，与手性碳相连横向两个键朝前， 键向后，交叉点为手性碳。 键向后，交叉点为手性碳。 将下列化合物改写成Fischer投影式。 投影式。 将下列化合物改写成 投影式
H H3C CH2CH3 COOH COOH CH3CH2 COOH H CH2CH3 CH3 CH3 H CH3 H COOH CH2CH3
第三章旋光异构
COOH NO2
COOH NO2
NO2 COOH
COOH NO2
COOH NO2
dl
联苯类旋光 异构体转变 成对映体的 过程
10
NO2
NO2
NO2
COOH NO2
COOH 无旋光
该分子有对称因素存在，其镜像与实物可以重合，是 一个对称分子，没有光学活性异构体存在。
NO2 COOH
有旋光
N COOH
OH HO
HO *
* OH
COOH
2R4R
dl
COOH 2S4S
COOH
* OH OH
* OH
假不对称碳 COOOH
COOH 2R4S
meso
9
5 环状化合物的旋光异构
环己六醇与六氯环己烷（俗名666）有九种顺反异构 体。其中有一对对映体。其它的分子结构中均有对称 面。
H
手征性碳原子
CH3 C* COOH
OH
一个手征性碳原子周围所连四个基团 在空间的排列顺序只有两种情况。
COOH
OH * H
CH3
S
反时针
COOH H * OH
CH3
R
顺时针
无旋光的根本条件是： 结构与其镜像可以重合, 结构具有对称性。
有旋光的条件是： 分子结构与其镜像不能重合， 结构不具有对称性。
H3HC C=C
CH3 H3C
H
H
C= C
H CH3
旋光异构：分子内手性碳所连四个不同基团
在空间排列的顺序不同
COOH
COOH
C
H
OH
CH3
HO
H
CH3
构象异构：分子内单键旋转位置不同而产生
COOH NO2
NO2 COOH
COOH NO2
COOH NO2
dl
联苯类旋光 异构体转变 成对映体的 过程
10
NO2
NO2
NO2
COOH NO2
COOH 无旋光
该分子有对称因素存在，其镜像与实物可以重合，是 一个对称分子，没有光学活性异构体存在。
NO2 COOH
有旋光
N COOH
OH HO
HO *
* OH
COOH
2R4R
dl
COOH 2S4S
COOH
* OH OH
* OH
假不对称碳 COOOH
COOH 2R4S
meso
9
5 环状化合物的旋光异构
环己六醇与六氯环己烷（俗名666）有九种顺反异构 体。其中有一对对映体。其它的分子结构中均有对称 面。
H
手征性碳原子
CH3 C* COOH
OH
一个手征性碳原子周围所连四个基团 在空间的排列顺序只有两种情况。
COOH
OH * H
CH3
S
反时针
COOH H * OH
CH3
R
顺时针
无旋光的根本条件是： 结构与其镜像可以重合, 结构具有对称性。
有旋光的条件是： 分子结构与其镜像不能重合， 结构不具有对称性。
H3HC C=C
CH3 H3C
H
H
C= C
H CH3
旋光异构：分子内手性碳所连四个不同基团
在空间排列的顺序不同
COOH
COOH
C
H
OH
CH3
HO
H
CH3
构象异构：分子内单键旋转位置不同而产生
旋光异构
旋光异构两个或多个分子由于构型上的差异而表现出不同旋光性能的现象。
这些分子互为旋光异构体，也称对映异构体。
导致旋光异构现象的原因有两种：①分子中含有一个或多个手性原子（见手征性）。
含有一个手性碳原子时，有两个旋光异构体，它们具有互为实物和镜像的关系，故也称对映体。
对映异构体具有相等的旋光能力，但旋转方向相反，其物理和化学性质极为相似，如甘油醛（如对图片说明中“菲舍尔投影式”有疑问，见菲舍尔投影式）：甘油醛菲舍尔投影式含有两个相同手性碳原子的分子，有3个旋光异构体，如酒石酸：酒石酸菲舍尔投影式其中a和b为对映异构体，c与d也好像是对映体。
但实际上c与d是同一种分子，因为它们可以互相叠合。
只要把c以通过C(2)-C(3)键中点，与读者的显示器荧屏（设荧屏竖直）垂直的线为轴旋转180°，就可以看出来它是可以与d叠合的。
也就是说，c和d是相同的。
c的旋光能力由于分子内的两个结构相同但构型（见分子构型）相反的手性原子的存在而互相抵消，称为内消旋体。
它与a或b在分子中既有构型相同的部分，又有构型相互对映的部分，这种关系称为非对映异构。
非对映异构体不仅旋光性不同，物理和化学性质也不尽相同。
环状化合物中含有手性原子时，也可出现以上旋光异构现象。
分子中当含有几个不同的手性原子时，其旋光异构体的数目为2n，n为不同手性原子的个数。
旋光异构体可用D-、L-法标记其构型（见单糖），也可用R-、S-法标记其分子中每个原子的构型（见顺序规则）。
②某些分子虽然不含手性原子，但由于分子中的内旋转受阻碍，也可以引起旋光异构现象，例如丙二烯型或联苯型旋光化合物是通过分子中的一个轴来区别左右手征性；又如旋光性提篮型化合物分子是就一个平面来区别手征性的等。
等量互为对映异构体的旋光性物质均匀混合，所得混合物没有旋光性。
这种混合物叫做外消旋体。
5有机化学旋光异构
① 将C*上原子或原子团按照次序规则，确定大小次序a＞b＞c＞d ；
② 将最小的原子或原子团置于距观察者最远处； ③ 观察其余三个原子或原子团由大到小的排列方式。 顺时针—— R； 逆时针—— S。
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
注意：
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
② 只能在纸面上平移或旋转180°；
Organic Chemistry
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
③ 但不能旋转90°或270°。
Organic Chemistry
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
七、构型标记法 1）D、L 标记法
-NR2 > -NHCOR > -NHR > -NH2 > -CCl3 > -CHCl2 > -COCl > -CH2Cl > -COOR >-COOH > -CONH2 > -COR > -CHO > -CR2OH > -CH2Cl > -COOR >-COOH > -CONH2 > -COR > -CHO > -CR2OH > -CHROH > -CH2OH > -CN > -C6H5 > -C≡CH >-CHR2 ( R≠ -CH3 ) > CH＝CH2 > -CH2R > -CH3> D > H > 未共用电子对
具有旋光活性。
Organic Chemistry
Chapter 5 旋光异构
旋光异构
第五章：旋光异构引言有机化合物异构现象根据产生原因分类如下：碳链异构结构异构：官能团位置异构官能团互变异构同分异构：构象立体异构：顺反异构旋光异构“旋光异构”目录一．偏振光和旋光活性。
二．旋光度和比旋光度。
三．分子的对称性、手性和旋光活性。
四．含一个C*的化合物。
五．含两个不同C*的化合物。
六．含两个相同C*的化合物。
七．不含手性碳原子的化合物。
八．旋光异构体的性质。
九．练习题。
1.偏振光：通过尼可尔棱镜后只在一个平面上振动的光谓之偏振光。
镜轴镜轴偏振光普通光2.旋光活性与光学活性物质：●旋光活性：物质能够使偏振光偏离原来的振动平面振动的特性。
●光学活性物质：具有旋光活性的物质。
3.旋光方向和旋光度：①方向：②旋光度：左旋：使偏振光振动平面逆时针旋转。
用“-”表示。
右旋：使偏振光振动平面顺时针旋转。
用“+”表示。
物质使偏振光振动平面旋转的角度。
用“α”表示。
4.旋光仪：测定物质旋光度的仪器。
cba旋光仪结构示意1.影响旋光度的因素：●溶液浓度、盛液管长度、温度、光波波长、溶液的性质等。
2.比旋光度：●浓度为1g/ml的旋光活性物质的溶液放在1分米长的盛液管中所测得的旋光度,以[α]表示。
●被测物为固体：[α]λ=αC×lt C：溶液浓度，单位：g/mll：液体柱长度，单位：dm(分米)●被测物为液体：●常以钠灯为光源，波长λ=589.3nm ，记为D 。
3.表示法：•[α]D = +3.8（乳酸、H 2O 、C =0.1g /ml ）•[α]D = +3.79（酒石酸、CH 3CH 2OH 、5%）•必须注明光波波长、温度、溶剂和溶液浓度。
[α]λ=αd ×ltd ：液体密度，单位：g/ml20201.手性：•实物与它的镜象不能完全重合的特性。
•不能和自己的镜象完全重叠的分子谓之为手性分子。
•物质分子具有手性表现为物质具有旋光活性。
COOH COOHH HOHCH3OHCH3乳酸与其镜像模型2.手性与分子的对称性。
旋光异构
应用化学系
第6章 旋光异构 有机化学2012
CHO
CHO
H C OH
HO C H
CH2OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
CHO
COOH
H C OH
[O]
[H] H C OH
CH2OH D-(+)-甘油醛
CH2OH D-(-)-甘油酸
COOH
H C OH
CH3 D-(-)-乳酸
Ｄ构型不一定是右旋，也不一定是左旋。
第6章 旋光异构 有机化学2012
H
a Hb
※
※
H
H
有顺反异构； 有旋光异构体；
H
H
H
a Hb
*
*
HH
bHa
*
*
H
H
a HH
*
*
H
b
（Ⅲ）
（Ⅴ）
（Ⅳ）
（Ⅲ）与（Ⅴ）对映体；（Ⅳ）与（Ⅵ） 对映体；
H
HHa
*
*
b
H
（Ⅵ）
（Ⅲ）与（Ⅳ）；（Ⅴ）与（Ⅵ） 顺反异构体
应用化学系
第6章 旋光异构 有机化学2012
CH
H
H3C
OH
CH3
OH
-
【外消旋体】
等量的光学对映体混合时，左旋体所具有的旋光度，恰好被 其右旋体抵销，因此失去了旋光性。这种特殊的混合物，称为外 消旋体。
（±）表示外消旋体。
应用化学系
第6章 旋光异构 有机化学2012
二、费歇尔（Fischer）投影式
书写方便，用平面来表示立体结构； 投影原则： “横前竖后”。
第二节 旋光性和分子结构的关系
第6章 旋光异构 有机化学2012
CHO
CHO
H C OH
HO C H
CH2OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
CHO
COOH
H C OH
[O]
[H] H C OH
CH2OH D-(+)-甘油醛
CH2OH D-(-)-甘油酸
COOH
H C OH
CH3 D-(-)-乳酸
Ｄ构型不一定是右旋，也不一定是左旋。
第6章 旋光异构 有机化学2012
H
a Hb
※
※
H
H
有顺反异构； 有旋光异构体；
H
H
H
a Hb
*
*
HH
bHa
*
*
H
H
a HH
*
*
H
b
（Ⅲ）
（Ⅴ）
（Ⅳ）
（Ⅲ）与（Ⅴ）对映体；（Ⅳ）与（Ⅵ） 对映体；
H
HHa
*
*
b
H
（Ⅵ）
（Ⅲ）与（Ⅳ）；（Ⅴ）与（Ⅵ） 顺反异构体
应用化学系
第6章 旋光异构 有机化学2012
CH
H
H3C
OH
CH3
OH
-
【外消旋体】
等量的光学对映体混合时，左旋体所具有的旋光度，恰好被 其右旋体抵销，因此失去了旋光性。这种特殊的混合物，称为外 消旋体。
（±）表示外消旋体。
应用化学系
第6章 旋光异构 有机化学2012
二、费歇尔（Fischer）投影式
书写方便，用平面来表示立体结构； 投影原则： “横前竖后”。
第二节 旋光性和分子结构的关系
5-旋光异构概述
OH
sp3杂化的手征性碳原子位于正四周体的 中心，所连的 4个不一样的基团指向四周体的 4 个顶点，因而在空间有两种不同的排列方式， 得到两种旋光异构体。
这两种排列方式彼此间的关系是实物和镜
像不能重叠的关系，即右旋体〔肌肉运动产生 的乳酸〕和左旋体〔糖发酵产生的乳酸〕。假 设 4个基团在同一平面上，则不行能产生不同 的空间排列，也就不会有旋光异构现象。所以 四周体学说对于立体化学的进展有着极为重要 的奉献。
思考:
怎样推断一个分子为手性分子?即： 怎样推断一个化合物是否存在旋光异构?
充分必要条件：分子为不对称分子。 〔怎样推断不对称？只要理解对称就可以了〕 分子对称因素：对称中心、对称面、对称轴。
1.对称中心： 分子中有一点 p ，若在离 p
（i）
等距离的两端有相同的原子， 则 p 点为该分子的对称中心。
用〔+〕或〔d〕表示右旋。 5. 左旋体 使偏振光的偏振面对左旋转的物质。
旋光仪示意图
5.比旋光度 某物质的旋光度因溶液浓度、盛液管长度、 测定温度、光源波长及溶剂性质不同而变。为 比较各种旋光活性物质旋光性的大小，必需在 肯定温度、肯定波长、同种溶剂的条件下，用 单位浓度、单位盛液管长度的旋光度——比旋 光度进展量度。
19世纪中叶，巴斯德关于左旋和右旋酒石 酸经典式的争论，导致70年月范霍夫和勒贝尔 碳原子四周体构型学说的建立。它是生命分子 构造不对称性的根底。但是，关于有机分子构 造不对称性的起源及其在生命过程中的意义， 迄今尚无完善的答案。
exit
COOH H C OH
CH3
COOH HO C H
CH3
内容提要
5.对映体 假设两个旋光异构体互为实物和镜像不能 重叠的关系——一对对映体。例如，肌肉运动 产生的乳酸和糖发酵产生的乳酸就是一对对映 体。一对对映体比旋光度相等，方向相反。
sp3杂化的手征性碳原子位于正四周体的 中心，所连的 4个不一样的基团指向四周体的 4 个顶点，因而在空间有两种不同的排列方式， 得到两种旋光异构体。
这两种排列方式彼此间的关系是实物和镜
像不能重叠的关系，即右旋体〔肌肉运动产生 的乳酸〕和左旋体〔糖发酵产生的乳酸〕。假 设 4个基团在同一平面上，则不行能产生不同 的空间排列，也就不会有旋光异构现象。所以 四周体学说对于立体化学的进展有着极为重要 的奉献。
思考:
怎样推断一个分子为手性分子?即： 怎样推断一个化合物是否存在旋光异构?
充分必要条件：分子为不对称分子。 〔怎样推断不对称？只要理解对称就可以了〕 分子对称因素：对称中心、对称面、对称轴。
1.对称中心： 分子中有一点 p ，若在离 p
（i）
等距离的两端有相同的原子， 则 p 点为该分子的对称中心。
用〔+〕或〔d〕表示右旋。 5. 左旋体 使偏振光的偏振面对左旋转的物质。
旋光仪示意图
5.比旋光度 某物质的旋光度因溶液浓度、盛液管长度、 测定温度、光源波长及溶剂性质不同而变。为 比较各种旋光活性物质旋光性的大小，必需在 肯定温度、肯定波长、同种溶剂的条件下，用 单位浓度、单位盛液管长度的旋光度——比旋 光度进展量度。
19世纪中叶，巴斯德关于左旋和右旋酒石 酸经典式的争论，导致70年月范霍夫和勒贝尔 碳原子四周体构型学说的建立。它是生命分子 构造不对称性的根底。但是，关于有机分子构 造不对称性的起源及其在生命过程中的意义， 迄今尚无完善的答案。
exit
COOH H C OH
CH3
COOH HO C H
CH3
内容提要
5.对映体 假设两个旋光异构体互为实物和镜像不能 重叠的关系——一对对映体。例如，肌肉运动 产生的乳酸和糖发酵产生的乳酸就是一对对映 体。一对对映体比旋光度相等，方向相反。
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COOH H CH3 OH H CH3 OH COOH
。
纸面上转动90
。
＝
对映体
（3）固定一个基团，另外三个基团按顺时针或逆时 针方向依次调换位置，构型保持不变。
COOH
固定羧基
COOH
其它依次调换位置
H CH3
OH
CH3 OH
H
（4）任意两个基团对调奇数次，构型变为其对映体。 任意两个基团对调偶数次，构型不变。
对映体间的区别
旋光方向相反，生理功能不一样。 例如： 1. 右旋葡萄糖具有营养价值，而左旋葡萄糖无营养。 2. 左旋氯霉素为抗菌消炎药，右旋氯霉素为无药效等。 3. 芬必得中的有效成分布洛芬，只是S-异构体有镇痛 作用。
CH3 (CH3)2CHCH2
* CHCOOH
布洛芬
4. 许多香料，对映异构体的气味很不相同。R-香芹酮 有清凉的留兰香气味，而S-香芹酮则有药草的气息。
IV
内消旋体：含有手性碳原子，但分子具有对称面而不 具有旋光性的化合物，用meso表示。
乳酸：一个手性碳原子----2个旋光异构体
氯代苹果酸：二个不相同手性碳原子---4个旋光异构体
酒石酸：二个相同手性碳原子----3个旋光异构体
旋光异构体数目跟手性碳原子数目有关。若含n个 不同的手性碳原子，则该化合物最多可以有2n个旋光 异构体，且有2n-1个外消旋体。
表6-2 氯代苹果酸的物理性质
二、含两个相同手性碳原子化合物的旋光异构
* * 例:酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构 OH OH
I
II
III
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
I和II是对映体。III和IV也互为镜像关系，但能重 合，它们是同一种物质。
III
3. 旋光度--偏振光振动平面旋转的角度为旋光度。用“α” 表示。与溶液浓度、盛液管的长度、温度、光波的波长以 及溶剂的性质有关。
4. 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋转的物质。 用 “+” 表示右旋（顺时针方向）。 5. 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋转的物质。 用 “ ” 表示左旋（逆时针方向）。
D,L标记法是根据人为规定的标准物确定构型的方 法（也称相对构型），直到1951年毕育特等人用X射 线衍射法测定了右旋酒石酸铷钾的真实构型（也称绝 对构型），千万个旋光化合物的真实构型才得以确定。
D,L标记法本身不完善，具有一定的局限性， 无法满足复杂有机化合物立体构型的确定，比如环 状化合物等。除了糖类、氨基酸类等化合物仍沿用 外，近年来已为新的R,S标记法代替。
镜面
W Y Z C X
对映异构体（对映体）：呈实物和镜像关系的异构体。 • 只含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子，具 有一对对映体，对映体都有旋光性，旋光度相同，但 旋光方向相反。对映异构也称为旋光异构。
左旋乳酸： [α]
25 D 25 D
＝－ 3.82° （水），如发酵得到的。
右旋乳酸： [α]
重点：1. 旋光性与分子结构的关系；2. 旋光异构 体构型表示方法和标记方法。 难点：1. 旋光性与分子结构的关系；2. 旋光异构 体构型表示方法和标记方法。 学时：4学时
第六章
旋光异构
§6－1 物质的旋光性 §6－2 旋光性与分子结构的关系 §6－3 含一个手性碳原子化合物的旋光异构
§6－4 含二个手性碳原子化合物的旋光异构
投影式是用平面式来代表三度空间的立体结构。 一对对映体的模型可以任意翻转，但应用投影式时不 能任意翻转。
费歇尔投影式的转换规则
。 （1）在纸面上转动180,构型不变。
COOH H CH3 OH HO CH3 H COOH
（2）在纸面上转动90 ，或者在离开纸面上转动 。 180 ，就变为其对映体。
② 若最小的基团在横键上 c a b d d b c a
R S 基团次序为：a>b>c>d
除了最小基团以外的其余三个基团，递减排列顺 序为逆时针的是R构型，顺时针的是S构型。
练习：
R
S
注意
构型和旋光方向没有联系。
原因：旋光方向是化合物的固有的性质，而构 型标记是人为的规定。但有一点是肯定的，对映体 中一个化合物是左旋的，另一个必定是右旋的；一 个构型为R，它的对映体构型必然为S。
溶解度（水） 溶 溶 溶
pKa(25 ℃) 3.97 3.97 3.97
二、构型的表示法
1. 透视式
•将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚楔型线表示伸向纸后方的键，用实楔型 线表示伸向纸前方的键。
COOH CH3 C H OH HO H COOH C CH3
对映体
2. 费歇尔投影式
§6－4 含有二个手性碳原子的化合物的旋光异构 一、含两个不相同手性碳原子化合物的旋光异构
* * 例:2-羟基-3-氯丁二酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构 OH Cl
I
对映体
II
III
对映体
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
Ⅱ
Ⅲ
非对映异构体：不呈镜像关系的旋光异构体。
§6－5 环状化合物的旋光异构 §6－6 不含手性碳原子化合物的旋光异构
同分异构现象可分为两大类：构造异构和立体异构。
一、构造异构 构造异构是指具有相同的分子式，而分子中原子 结合的顺序和连接方式不同而产生的异构。
碳架异构 位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构 如：丁烷和异丁烷 如：丙醇和异丙醇 如：甲醚和乙醇 如：乙烯醇和乙醛
＝＋ 3.82° （水），肌肉运动产生的。
酸牛奶中得到的乳酸无旋光性。 等量的左旋体和右旋体的混合物，用＋来表示。 外消旋体：
表6－1 乳酸对映体和外消旋体性质比较 化合物 (+)-乳酸 (-)-乳酸 (+ )-乳酸 熔点/℃ 53 53 18 比旋光度[α] +3.82 -3.82 无旋光性
25 D
CHO
* CH CHCH CHCH
3 2
3
CH3
OH
H H H
*C *C *C
OH OH OH
CH2OH
§6－3 含有一个手性碳原子的化合物的旋光异构 一、对映异构和外消旋体 *
* 例: 乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH)的立体结构：
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能重合
W C X Z Y
§ 6－1 物质的 旋光性
一、偏振光和旋光性
偏振光 普通光
暗
尼可尔棱镜
平面偏振光：仅在一个平面上振动的光叫做平面偏振 光，简称偏振光。
盛液管 偏振光 尼可尔棱镜 普通光
如：酒精、乙醚 如：乳酸、葡萄糖
1. 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性。 2. 旋光性物质（或叫光活性物质）--具有旋光性的物质。
§ 6－2 旋光性与分子结构的关系
一、手性
物质的旋光性是由分子的特殊结构引起的。 那么旋光性分子具有怎样的结构特点呢？
实验证明，如果某种分子不能与其镜像完全 重叠，这种分子就具有旋光性。 手性（手征性）：实物与其自身镜像不能重叠的性质。
镜像与手性的概念
左手和右手不能重合
左右手互为ห้องสมุดไป่ตู้像
在立体化学中，不能与镜像重合的分子叫手性分 子，而能重合的叫非手性分子。
•乳酸的两种异构体的关系象左手和右手一样，它们 •分子的手性是物质具有旋光性的必要和充分条件。 不能相互重合，但却互为镜像，所以乳酸是手性分子， 具有旋光性。 二、 对称因素
•手性分子的一般判断：只要一个分子无对称面、对称中心或 对称轴等对称因素，就可断定它是手性分子，具有旋光性。
1. 对称面(镜面) 假如分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜 像的两半，这个平面就是对称面。
COOH H OH CH3
对调一次
COOH HO CH3 H
对调再一次
CH3 HO H COOH
对映体
原化合物
三、构型标记法
（1）D,L标记法
D,L标记法是指以甘油醛的构型为标准确定构型的方法。 构型是指立体异构体中原子或基团在空间的排列顺序。 * OHCCHCH2OH
OH
甘油醛
D-(＋)-甘油醛
（2）R,S标记法
R,S标记法是根据跟手性碳原子所连接的四个基 团在空间的真实排列来标记构型的方法。 R,S标记原则 ①定次序：将与手性碳原子上的四个原子或基团根据 “次序规则”，从大到小递减顺序排列。
COOH H
C
CH3 OH
OH > COOH > CH3 > H
②定方向：将排在最后的原子或基团放在离眼睛最远 的位置，其余三个原子或基团指向观察者。
二、立体异构
立体异构是指具有相同的分子式，相同的原子连接顺 序，但原子或基团有不同空间排列方式所引起的异构。 研究分子的立体结构及其立体结构对其性质影响的部 分叫做立体化学，立体化学是有机化学的重要组成部分。
构象异构 立体异构 顺反异构 构型异构
旋光异构
顺反异构
CH3 CH3 CH3
CH3
顺-1,4-二甲基环己烷
构型异构和构象异构的区别：
构型异构体的相互转化需要断裂价键，它们之间的转化 需要高的活化能，不同构型的分子是可以稳定存在。
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，它们之间的转化不需高的活化能，室温 下不能够分离构象异构体。
旋光异构
分子式和结构式相同，但对平面偏振光的旋光 性能不同的异构现象。
复习巩固
一、卤代烯烃和卤代芳烃分类和活性分 析
1. 完成下列方程式
。
纸面上转动90
。
＝
对映体
（3）固定一个基团，另外三个基团按顺时针或逆时 针方向依次调换位置，构型保持不变。
COOH
固定羧基
COOH
其它依次调换位置
H CH3
OH
CH3 OH
H
（4）任意两个基团对调奇数次，构型变为其对映体。 任意两个基团对调偶数次，构型不变。
对映体间的区别
旋光方向相反，生理功能不一样。 例如： 1. 右旋葡萄糖具有营养价值，而左旋葡萄糖无营养。 2. 左旋氯霉素为抗菌消炎药，右旋氯霉素为无药效等。 3. 芬必得中的有效成分布洛芬，只是S-异构体有镇痛 作用。
CH3 (CH3)2CHCH2
* CHCOOH
布洛芬
4. 许多香料，对映异构体的气味很不相同。R-香芹酮 有清凉的留兰香气味，而S-香芹酮则有药草的气息。
IV
内消旋体：含有手性碳原子，但分子具有对称面而不 具有旋光性的化合物，用meso表示。
乳酸：一个手性碳原子----2个旋光异构体
氯代苹果酸：二个不相同手性碳原子---4个旋光异构体
酒石酸：二个相同手性碳原子----3个旋光异构体
旋光异构体数目跟手性碳原子数目有关。若含n个 不同的手性碳原子，则该化合物最多可以有2n个旋光 异构体，且有2n-1个外消旋体。
表6-2 氯代苹果酸的物理性质
二、含两个相同手性碳原子化合物的旋光异构
* * 例:酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构 OH OH
I
II
III
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
I和II是对映体。III和IV也互为镜像关系，但能重 合，它们是同一种物质。
III
3. 旋光度--偏振光振动平面旋转的角度为旋光度。用“α” 表示。与溶液浓度、盛液管的长度、温度、光波的波长以 及溶剂的性质有关。
4. 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋转的物质。 用 “+” 表示右旋（顺时针方向）。 5. 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋转的物质。 用 “ ” 表示左旋（逆时针方向）。
D,L标记法是根据人为规定的标准物确定构型的方 法（也称相对构型），直到1951年毕育特等人用X射 线衍射法测定了右旋酒石酸铷钾的真实构型（也称绝 对构型），千万个旋光化合物的真实构型才得以确定。
D,L标记法本身不完善，具有一定的局限性， 无法满足复杂有机化合物立体构型的确定，比如环 状化合物等。除了糖类、氨基酸类等化合物仍沿用 外，近年来已为新的R,S标记法代替。
镜面
W Y Z C X
对映异构体（对映体）：呈实物和镜像关系的异构体。 • 只含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子，具 有一对对映体，对映体都有旋光性，旋光度相同，但 旋光方向相反。对映异构也称为旋光异构。
左旋乳酸： [α]
25 D 25 D
＝－ 3.82° （水），如发酵得到的。
右旋乳酸： [α]
重点：1. 旋光性与分子结构的关系；2. 旋光异构 体构型表示方法和标记方法。 难点：1. 旋光性与分子结构的关系；2. 旋光异构 体构型表示方法和标记方法。 学时：4学时
第六章
旋光异构
§6－1 物质的旋光性 §6－2 旋光性与分子结构的关系 §6－3 含一个手性碳原子化合物的旋光异构
§6－4 含二个手性碳原子化合物的旋光异构
投影式是用平面式来代表三度空间的立体结构。 一对对映体的模型可以任意翻转，但应用投影式时不 能任意翻转。
费歇尔投影式的转换规则
。 （1）在纸面上转动180,构型不变。
COOH H CH3 OH HO CH3 H COOH
（2）在纸面上转动90 ，或者在离开纸面上转动 。 180 ，就变为其对映体。
② 若最小的基团在横键上 c a b d d b c a
R S 基团次序为：a>b>c>d
除了最小基团以外的其余三个基团，递减排列顺 序为逆时针的是R构型，顺时针的是S构型。
练习：
R
S
注意
构型和旋光方向没有联系。
原因：旋光方向是化合物的固有的性质，而构 型标记是人为的规定。但有一点是肯定的，对映体 中一个化合物是左旋的，另一个必定是右旋的；一 个构型为R，它的对映体构型必然为S。
溶解度（水） 溶 溶 溶
pKa(25 ℃) 3.97 3.97 3.97
二、构型的表示法
1. 透视式
•将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚楔型线表示伸向纸后方的键，用实楔型 线表示伸向纸前方的键。
COOH CH3 C H OH HO H COOH C CH3
对映体
2. 费歇尔投影式
§6－4 含有二个手性碳原子的化合物的旋光异构 一、含两个不相同手性碳原子化合物的旋光异构
* * 例:2-羟基-3-氯丁二酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构 OH Cl
I
对映体
II
III
对映体
IV
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
Ⅱ
Ⅲ
非对映异构体：不呈镜像关系的旋光异构体。
§6－5 环状化合物的旋光异构 §6－6 不含手性碳原子化合物的旋光异构
同分异构现象可分为两大类：构造异构和立体异构。
一、构造异构 构造异构是指具有相同的分子式，而分子中原子 结合的顺序和连接方式不同而产生的异构。
碳架异构 位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构 如：丁烷和异丁烷 如：丙醇和异丙醇 如：甲醚和乙醇 如：乙烯醇和乙醛
＝＋ 3.82° （水），肌肉运动产生的。
酸牛奶中得到的乳酸无旋光性。 等量的左旋体和右旋体的混合物，用＋来表示。 外消旋体：
表6－1 乳酸对映体和外消旋体性质比较 化合物 (+)-乳酸 (-)-乳酸 (+ )-乳酸 熔点/℃ 53 53 18 比旋光度[α] +3.82 -3.82 无旋光性
25 D
CHO
* CH CHCH CHCH
3 2
3
CH3
OH
H H H
*C *C *C
OH OH OH
CH2OH
§6－3 含有一个手性碳原子的化合物的旋光异构 一、对映异构和外消旋体 *
* 例: 乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH)的立体结构：
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能重合
W C X Z Y
§ 6－1 物质的 旋光性
一、偏振光和旋光性
偏振光 普通光
暗
尼可尔棱镜
平面偏振光：仅在一个平面上振动的光叫做平面偏振 光，简称偏振光。
盛液管 偏振光 尼可尔棱镜 普通光
如：酒精、乙醚 如：乳酸、葡萄糖
1. 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性。 2. 旋光性物质（或叫光活性物质）--具有旋光性的物质。
§ 6－2 旋光性与分子结构的关系
一、手性
物质的旋光性是由分子的特殊结构引起的。 那么旋光性分子具有怎样的结构特点呢？
实验证明，如果某种分子不能与其镜像完全 重叠，这种分子就具有旋光性。 手性（手征性）：实物与其自身镜像不能重叠的性质。
镜像与手性的概念
左手和右手不能重合
左右手互为ห้องสมุดไป่ตู้像
在立体化学中，不能与镜像重合的分子叫手性分 子，而能重合的叫非手性分子。
•乳酸的两种异构体的关系象左手和右手一样，它们 •分子的手性是物质具有旋光性的必要和充分条件。 不能相互重合，但却互为镜像，所以乳酸是手性分子， 具有旋光性。 二、 对称因素
•手性分子的一般判断：只要一个分子无对称面、对称中心或 对称轴等对称因素，就可断定它是手性分子，具有旋光性。
1. 对称面(镜面) 假如分子中有一平面，它可以把分子分成互为镜 像的两半，这个平面就是对称面。
COOH H OH CH3
对调一次
COOH HO CH3 H
对调再一次
CH3 HO H COOH
对映体
原化合物
三、构型标记法
（1）D,L标记法
D,L标记法是指以甘油醛的构型为标准确定构型的方法。 构型是指立体异构体中原子或基团在空间的排列顺序。 * OHCCHCH2OH
OH
甘油醛
D-(＋)-甘油醛
（2）R,S标记法
R,S标记法是根据跟手性碳原子所连接的四个基 团在空间的真实排列来标记构型的方法。 R,S标记原则 ①定次序：将与手性碳原子上的四个原子或基团根据 “次序规则”，从大到小递减顺序排列。
COOH H
C
CH3 OH
OH > COOH > CH3 > H
②定方向：将排在最后的原子或基团放在离眼睛最远 的位置，其余三个原子或基团指向观察者。
二、立体异构
立体异构是指具有相同的分子式，相同的原子连接顺 序，但原子或基团有不同空间排列方式所引起的异构。 研究分子的立体结构及其立体结构对其性质影响的部 分叫做立体化学，立体化学是有机化学的重要组成部分。
构象异构 立体异构 顺反异构 构型异构
旋光异构
顺反异构
CH3 CH3 CH3
CH3
顺-1,4-二甲基环己烷
构型异构和构象异构的区别：
构型异构体的相互转化需要断裂价键，它们之间的转化 需要高的活化能，不同构型的分子是可以稳定存在。
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，它们之间的转化不需高的活化能，室温 下不能够分离构象异构体。
旋光异构
分子式和结构式相同，但对平面偏振光的旋光 性能不同的异构现象。
复习巩固
一、卤代烯烃和卤代芳烃分类和活性分 析
1. 完成下列方程式