有机化学手性碳原子化合物 ppt课件
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汪小兰有机化学课件第四版第五章旋光异构
旋转受阻，两个苯环 不能在同一平面上
两个苯环成一定角度
总目录
(1)苯环上无取代基、有小取代基或苯环上有两个
相同基团时，分子有对称面，无手性。
NO2
NO2
Cl
NO2
NO2
(2)当苯环邻位连接两个体积较大的不同取代基时，
分子没有对称面与对称中心，有手性。
π 键相互垂直
所形成的平面也相互垂直
总目录
c
b CCC
d
a
当a=b或c=d，可找到对称面m，分子无手性。
当a≠b、c≠d，分子有手性。
cc
b
b
a
C
C
C
C
dd
C
C
a
总目录
2. 具有联苯类结构的化合物
是否有手性？
两个苯环可在一个平面上，有对称面，无手性。 当苯环邻位引入体积较大基团时，苯环旋转受阻。
Cl
H
CC
H
Cl
C2
n = 360°/180°=2
总目录
环丁烷
H
H
苯
H
H
C4
H
H
C
H
H
6
反-1,2-二氯环丙烷
H H
C2
H
Cl
Cl
H
总目录
2. 手性判据
Cl
HH
Cl
CC H
CC
Cl Cl
H
有对称面的物质与其镜像可重合，无手性
CH3
CH3
H C Cl Cl
Cl
C H
Cl
有对称面的物质与其镜像可以重合，无手性。
COOH
H OH m
H OH
有机化学-第十四章碳水化合物
0.001% 2020/12/19
H OH HO H
*C
*C
OH
OH
HO
O +HO
O
OH
OH
CH2OH
CH2OH
α-D-葡萄糖
β-D-葡萄糖
37%
63% 31
异头物：α-型 β-型，端基异构体
H OH
C
OH
HO
O
OH
C H 2O H
α-D-吡喃葡萄糖
+112 °
结构不同，物性有差异。 2020/12/19
5
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
2020/12/19 L-(-)-甘油醛
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
CHO
HO
H
H
OH
HO
H
HO
H
C H 2O H
L-(-)-葡萄糖
C H 2O H
O
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(-)-果糖
2020/12/19
13
（2）化学性质
①差向异构化
❖差向异构体：只有一个手性碳原子的构型相反，其他手性碳原子构型完全相同。
H
O
C
OH
HO OH
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
2020/12/19
b
H
OH
H
O
OH－
H OH HO H
*C
*C
OH
OH
HO
O +HO
O
OH
OH
CH2OH
CH2OH
α-D-葡萄糖
β-D-葡萄糖
37%
63% 31
异头物：α-型 β-型，端基异构体
H OH
C
OH
HO
O
OH
C H 2O H
α-D-吡喃葡萄糖
+112 °
结构不同，物性有差异。 2020/12/19
5
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
2020/12/19 L-(-)-甘油醛
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
CHO
HO
H
H
OH
HO
H
HO
H
C H 2O H
L-(-)-葡萄糖
C H 2O H
O
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(-)-果糖
2020/12/19
13
（2）化学性质
①差向异构化
❖差向异构体：只有一个手性碳原子的构型相反，其他手性碳原子构型完全相同。
H
O
C
OH
HO OH
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
2020/12/19
b
H
OH
H
O
OH－
手性碳
手性碳手性碳原子定义：人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子（常以*标记手性碳原子）。
举例：手性碳原子存在于许多有机化合物中特别是和生命现象有关的有机化合物中。
例如：葡萄糖、果糖、乳酸等。
判断方法：1、手性碳原子一定是饱和碳原子；2、手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。
手性碳原子的化学性质：旋光性：分子的化学结构决定其是否有手性。
在有机化合物中，手性分子大多数都含有手性碳原子，所以，一般来说，可以通过判断分子是否有手性碳原子来断定分子是否有手性。
含有一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。
一个手性碳原子可以有两种构型，所以，含有一个手性碳原子的化合物有两种构型不同的分子，它们组成一对对映异构体，一个使偏振光右旋，另一个使偏振光左旋。
因有手性碳原子的存在而存在光学异构体。
手性碳的旋光性:为什么有*C原子就可能具有旋光性这是因为:(1)一个*C就有两种不同的构型:(2)二者的关系:互为镜象(实物与镜象关系,或者说左,右手关系).二者无论如何也不能完全重叠.与镜象不能重叠的分子,称为手性分子.分子的构造相同,但构型不同,形成实物与镜象的两种分子,称为对映异构体(简称:对映体).对映体:成对存在,旋光能力相同,但旋光方向相反.二者能量相同(分子中任何两原子的距离相同).判断一个化合物是不是手性分子,一般可考查它是否有对称面或对称中心等对称因素.而判断一个化合物是否有旋光性,则要看该化合物是否是手性分子.如果是手性分子,则该化合物一定有旋光性.如果是非手性分子,则没有旋光性.所以化合物分子的手性是产生旋光性的充分和必要的条件.2,对称因素:(1). 对称面把分子分成互为实物和镜像关系两半的假想平面,称为对称面.(2). 对称中心分子中任意原子或原子团与P点连线的延长线上等距离处,仍是相同的原子或原子团时,P点就称为对称中心.(3). 对称轴以设想直线为轴旋转360./ n,得到与原分子相同的分子,该直线称为n 重对称轴(又称n阶对称轴).(4). 交替对称轴(旋转反映轴)结论:A.有对称面,对称中心,交替对称轴的分子均可与其镜象重叠,是非手性分子;反之,为手性分子至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据.B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心,只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数.∴既无对称面也没有对称中心的,一般可判定为是手性分子.旋光性19世纪后半叶，化学家们发现了一种特别奇妙的同分异构现象，后来证明，这种现象在生命化学中是极其重要的。
有机化学(手性碳原子化合物)课件
总结词
新技术的开发将进一步推动手性碳原子化合 物的应用。
详细描述
随着合成技术和分析方法的不断进步，手性 碳原子化合物的制备和分离将更加高效和精 确。此外，新技术的发展也将促进手性碳原 子化合物在药物合成、生物催化等领域的应 用，提高相关产业的技术水平和生产效率。
新应用的探索
总结词
手性碳原子化合物的新应用将不断涌现。
生物合成法
总结词
利用生物酶的催化作用，在生物体内或体外合成手性碳原子化合物。
详细描述
生物合成法利用生物酶的专一性和高效性，通过生物反应过程将底物转化为手 性碳原子化合物。该方法通常需要特定的微生物或细胞培养条件，并可以产生 光学纯度较高的产物。
物理合成法
总结词
通过物理手段将手性碳原子引入到分子中，是一种新兴的手性碳原子化合物合成方法。
手性碳原子化合物的异构体包括对映异构体和非对映异构体。对映异构体是指具 有相同化学组成但互为镜像的分子，而非对映异构体则是指具有不同化学组成的 分子。
性质
手性碳原子化合物具有旋光性，即能 使偏振光发生旋转的性质。旋光度的 大小取决于手性碳原子化合物的浓度 、温度和波长等因素。
手性碳原子化合物的物理性质和化学 性质与非手性碳原子化合物相似，但 它们在结晶、熔点、溶解度等方面可 能存在差异。
总结词
随着科技的发展，手性碳原子化合物在 新材料的研发中具有广阔的应用前景。
VS
详细描述
手性碳原子化合物具有独特的物理和化学 性质，如光学活性、不对称合成等，使其 成为新型功能材料的重要候选者。在未来 的新材料研发中，手性碳原子化合物有望 在光电材料、生物医用材料等领域发挥重 要作用。
新技术的开发
有机化学(手性碳原子化合物) 课件
02-手性和对映异构体课件
A
A'
普通光源
偏振光 Nicol棱镜
能使平面偏振光发生向左或向右 旋转的性质叫物质的旋光性，具有旋 光性的物质叫旋光性物质或光学活性 物质。
2）旋光仪（Polarimeter）
• 顺时针旋转→右旋体（+）（d）dextrorotatory • 反时针旋转→左旋体（-）（l）levorotatory
凡是手性分子且有互为镜象的两种构型异 构体叫做对映异构体，分子的手性是对映体存在 的充分必要条件。
3 旋光性和比旋光度
(Optical activity and Specific Rotation)
1） 旋光性
通常光线可在垂直于它的传播方向 的各个不同平面上振动，只在一个平面 上振动的光叫平面偏振光。
对称平面的分子是非手性分子。
例如：2-氯丙烷
2）对称中心（Center of symmetry） ： 假想的一点，该点两端基团相同。
例如：1,3-二氟-2,4-二氯环丁烷
Cl
F
H
H
H
H
F
Cl
凡具有对称中心的分子也是非手性分子， 无旋光性。
凡具有对称面或对称中心的分子都是非手性分 子，而既没有对称面，也没有对称中心的分子都是 手性分子。一般可通过对称平面或对称中心来判断 分子有无手性。
第六章 立 体 化 学 （Stereochemistry）
1. 手性
像左、右手那样具 有互为实物和镜象关 系又彼此不能完全重 叠的特性叫手性。例 如：2－丁醇
HO
H
C2H5
H
OH
C2H5
凡含有一个C*的有机分子都具手性，是手 性分子，手性分子绝大部分具有旋光性。
2、分子的对称因素
【有机化学】第三章立体结构化学【课件PPT】
H
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
手性概述_PPT课件
11
有机小分子催化剂类型
二级胺手性催化剂 氮杂环卡宾催化剂
12
氮杂环卡宾催化合成二氢异黄酮类手性化合物
13
手性二级胺催化合成生物碱
14
谢谢！
15
(-)-乳酸
(R)
(+)-乳酸 (S)
4
手性与人类健康: “反应停”悲剧
O
N OO
O NH
(R)-thalidomide
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
5
沙利度胺的S-异构体可导致严重的致畸性
图：沙利度胺的另一个对映体可 导致 严重的致畸性。
1957年～1962年，造 成数万名婴儿严重畸形。
天然手性 化合物
消旋 化合物
或
手性池
或
拆分 和前Biblioteka 性 化合物催化不对称合成 9
10
目前正在开发的药物中2/3以上为手性药物。 仅2010年，手性药物的销售额将超过2000亿美元 。
不对称催化
金属催化 酶催化 有机小分子催化
环境友好 催化剂易制备 催化剂稳定性高 原子经济性 温和条件 催化效率 催化反应类型
进一步研究表明，其致畸 作用是由沙利度胺其中的 一个异构体（S-异构体） 引起的，而R-构型即使大 剂量使用，也不会引起致 畸作用。
6
手性识别
对映体的不同生理 性质是由于它们的分 子的立体结构在生物 体内引起不同的分子 识别造成的这个现象 称为“手性识别”。
手套与左右手的相互关系
7
获得手性化合物的不同途径
法国化学家巴斯顿
2
试 一 试
手性
手性(chirality)这个词来源于希腊字 “手”(cheir)。 手是手性的 — 右手与左手成镜像。
旋光性、旋光度、比旋光度的含义含有手性碳原子化合
20
❖对称中心 i：从分子中任何一个原子向i 引一条直线， 再延长到对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl HH F
F
HH
Cl
21
Cl HH F
F HH Cl
F HH
Cl
Cl HH
F
Cl
相同
HH
F HH
旋转180º
F
Cl
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。 22
❖对称轴Cn：当分子以某一直线为轴旋转360º/n时，与 原来的分子重合，这条直线称为分子的n重对称轴。
4
1 平面偏振光和旋光性
❖光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进 的方向垂直。
❖在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的
任何方向振动。
5
❖将普通光线通过Nicol棱镜，它只允许与其晶轴平行的 平面上振动的光线通过。
Nicol棱镜
❖平面偏振光：只在一个平面上振动的光，简称偏振
光或偏光。
COOH
COOH
H C CH3 HO
C CH3
H
OH
29
❖Fischer投影式：用四面体模型在平面上的投影表示化合 物的构型。
把四面体模型前面的棱边横放，后面的棱边则在垂直的 方向上，这样将模型投影在平面上。
COOH
H
OH
CH3
30
❖Fischer投影式的书写原则： 手性碳位于纸平面上，用横竖线的交叉点表示； 以横线相连的原子或基团在纸面前方，以竖线相连的原 子或基团在纸面后方； 碳链竖放，编号小的碳在上。
❖手性碳原子：连有四个不同的基团的sp3杂化碳原子，或 称为不对称碳原子。
OH CH3 C* COOH
❖对称中心 i：从分子中任何一个原子向i 引一条直线， 再延长到对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl HH F
F
HH
Cl
21
Cl HH F
F HH Cl
F HH
Cl
Cl HH
F
Cl
相同
HH
F HH
旋转180º
F
Cl
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。 22
❖对称轴Cn：当分子以某一直线为轴旋转360º/n时，与 原来的分子重合，这条直线称为分子的n重对称轴。
4
1 平面偏振光和旋光性
❖光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进 的方向垂直。
❖在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的
任何方向振动。
5
❖将普通光线通过Nicol棱镜，它只允许与其晶轴平行的 平面上振动的光线通过。
Nicol棱镜
❖平面偏振光：只在一个平面上振动的光，简称偏振
光或偏光。
COOH
COOH
H C CH3 HO
C CH3
H
OH
29
❖Fischer投影式：用四面体模型在平面上的投影表示化合 物的构型。
把四面体模型前面的棱边横放，后面的棱边则在垂直的 方向上，这样将模型投影在平面上。
COOH
H
OH
CH3
30
❖Fischer投影式的书写原则： 手性碳位于纸平面上，用横竖线的交叉点表示； 以横线相连的原子或基团在纸面前方，以竖线相连的原 子或基团在纸面后方； 碳链竖放，编号小的碳在上。
❖手性碳原子：连有四个不同的基团的sp3杂化碳原子，或 称为不对称碳原子。
OH CH3 C* COOH
05-立体化学基础：手性分子PPT课件
2021/6/4
32
表示含两个或两个以上手性碳原子的化合 物时，Fischer投影式显示的立体结构全是重叠 式构象！
COOH H C OH
COOH H C OH
HO C H
HO C H
COOH
COOH
重叠式构象Perspe酒cti石ve酸projection Fischer proje交ct叉ion式构象
(2) 连于手性碳的横键代表朝向纸平面前方的键。 横前 (3) 连于手性碳的竖键代表朝向纸平面后方的键。 竖后
2021/6/4
30
课堂练习：试根据模型写出Fischer投影式。
(+)-甘油醛
在符合“横前竖后”规则的前提下,亦可得到不同Fischer投影式。
H
C H O
O H
C H 2O H
H O HH O C H 2 C H OH O HO H C C H 2O H
只在一个平面上振动的光，称为平面偏振
光，简称偏振光或偏光。
2021/6/4
21
2021/6/4
亮
乙醇
α
暗
亮
乳酸
22
结论： 物质有两类：
（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。
化合物能使偏振光的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。
2021/6/4
20
如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有 与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透 过棱晶的光就只能在一个方向上振动。
有机化学(手性碳原子化合物)
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体手性碳原子数目）
对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
4
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
H
OH
COOH
COOH
(1) 对映体 (2)
[α ]2D0
+12°
-12°
（± ）酒石酸 外消旋体
5
三.含三个不同手性碳原子化合物的对映异构
CH3 Br H H Br Br H
C2H5
CH3 H Br H Br Br H
C2H5
八个旋光异构体、组成四对对映体。 C-2差向异构体
差向异构体：含多个手性碳的两个光活异构体，仅有一个手 性碳原子的构型相反，其余的手性碳构型相同，这两个光活 异构体称为差向异构体。
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
9
7
C3H 6
4 1 C3H
H
2 3
H
5
7
C3H 1
4
6 C3H
H2 3
H
5
sp sp2
当A≠B ，分子有手性。
A
A' Cl
Cl
CCC
C=C=C （有手性）
B
B' H
H
C H 3
类似物：
C l
无
H
H
H H O O C
有
H C O O H
10
2. 联苯型化合物
a c
对映异构
子
内消旋体
3-C—— 非手性碳
有机化学第6章手性分析ppt课件
Br
不重合
CH3
CH3
Cl C H
H C Cl
CH3
CH3
mirror
非手性分子 (achiral molecule)
重合
2021/3/17
精选ppt
4
3. 如何判断分子是否是对映异构体:
a. 手性碳（Chiral Center） b. 分子中是否 含有对称因素：
W Z C* X
Y
1。 对称面： 2。 对称轴： 3。对称中心：
2021/3/17
精选ppt
H
22
H
C
H
H
C
C
H
C H 3
C H 3
CC C
H
H
C H 3
C H 3
HCC C
C H 3
H3C
CH3
H
CH3
2021/3/17
精选ppt
23
As a rule, an activation energy barrier of 16 to 19 kcal/mole is required to prevent spontaneous room temperature racemization of substituted biphenyls
2021/3/17
精选ppt
24
联苯型的旋光异构体
X1 X2 X3 X4
C原子与X1（或X3）的中心 距离和C原子与X2 （或X4） 的中心距离之和超过290pm，
那么在室温（25oC）以下，
这个化合物就有可能拆分
成旋光异构体。
单位：pm
C-H （104） C-NH2 （156） C-Br （183）
第六章 立体化学
解
Cl
>
CBr3
>
CHCl2 C6H5
>
COCl CH2CH3
>
COOH
>
CONH2
>
CHO
>
CH2OH
>
>
24
A. 三维结构：
（a>b>c>d)
25
OH
C2H5 H CH3
R
方法：站在最小基团d的对面，然后按先后次序观察 其他三个基团。从最大的a经b到c，若是顺时针的， 则为“R”；反之，标记为“S”。（a>b>c>d)
六、环状化合物的立体异构
有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。 如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。 环状化合物手性碳原子的判断： 看要考察的碳原子所在的环左右 是否具有对称性，若无对称性则 相当于两个不一样的官能团，则 该碳原子是手性碳原子。如有所 示结构中：
几个*？几 个光学异 构体?
HOOC
HOOC NO2
COOH O 2N
2,2‘-二羧基-6,6’-二硝基联苯分子的一对对映体
基团的阻转能力大小：
I>Br>Cl>CH3>NO2>COOH>NH2>OCH3>OH>F>H
结论：联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同， 分子就具有手性。
50
指出下列化合物有无光活性
CHO Br (1) CN Br (2) N CH3 H2N N C2H5 C2H5 CH3 HOOC (3) CONH2 CH2 CH
(5)
CH3 CH
CH Cl
(6)
手性碳
手性碳手性碳原子定义：人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子（常以*标记手性碳原子）。
举例：手性碳原子存在于许多有机化合物中特别是和生命现象有关的有机化合物中。
例如：葡萄糖、果糖、乳酸等。
判断方法：1、手性碳原子一定是饱和碳原子；2、手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。
手性碳原子的化学性质：旋光性：分子的化学结构决定其是否有手性。
在有机化合物中，手性分子大多数都含有手性碳原子，所以，一般来说，可以通过判断分子是否有手性碳原子来断定分子是否有手性。
含有一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。
一个手性碳原子可以有两种构型，所以，含有一个手性碳原子的化合物有两种构型不同的分子，它们组成一对对映异构体，一个使偏振光右旋，另一个使偏振光左旋。
因有手性碳原子的存在而存在光学异构体。
手性碳的旋光性:为什么有*C原子就可能具有旋光性这是因为:(1)一个*C就有两种不同的构型:(2)二者的关系:互为镜象(实物与镜象关系,或者说左,右手关系).二者无论如何也不能完全重叠.与镜象不能重叠的分子,称为手性分子.分子的构造相同,但构型不同,形成实物与镜象的两种分子,称为对映异构体(简称:对映体).对映体:成对存在,旋光能力相同,但旋光方向相反.二者能量相同(分子中任何两原子的距离相同).判断一个化合物是不是手性分子,一般可考查它是否有对称面或对称中心等对称因素.而判断一个化合物是否有旋光性,则要看该化合物是否是手性分子.如果是手性分子,则该化合物一定有旋光性.如果是非手性分子,则没有旋光性.所以化合物分子的手性是产生旋光性的充分和必要的条件.2,对称因素:(1). 对称面把分子分成互为实物和镜像关系两半的假想平面,称为对称面.(2). 对称中心分子中任意原子或原子团与P点连线的延长线上等距离处,仍是相同的原子或原子团时,P点就称为对称中心.(3). 对称轴以设想直线为轴旋转360./ n,得到与原分子相同的分子,该直线称为n 重对称轴(又称n阶对称轴).(4). 交替对称轴(旋转反映轴)结论:A.有对称面,对称中心,交替对称轴的分子均可与其镜象重叠,是非手性分子;反之,为手性分子至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据.B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心,只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数.∴既无对称面也没有对称中心的,一般可判定为是手性分子.旋光性19世纪后半叶，化学家们发现了一种特别奇妙的同分异构现象，后来证明，这种现象在生命化学中是极其重要的。
有机化学PPT第五章 立体化学基础课件
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, 也可称为手性中心。
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
含有一个手性碳原子的化合物，在空间有2种不同构
型, 它们彼此构成一对对映体。
CH3C* HCOOH
COOH
OH
乳酸
HO C H
CH3
COOH H C OH
CH3
有一个手性碳的化合物必定 是手性化合物，只有一对对映体。
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2
2. CHCl3 3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3 CH2CH3
H
6.
CH3 7.
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第一节 手性分子和对映体
一、手 性
观察自己的双手, 左手与右手有什么联系和区别？
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
左右手互为镜像与实物关系(称为对映关 系)，彼此又不能重合的现象称为手性。
H
2 COOH
H3C3 1Cl
H 1OH
2 CH2CH3
3CH3
竖，顺，R南-京型医科大学康达学院化学教横研室，有逆机化，学 R-型
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2
CO2H
H
OH 1
3 CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2 3
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含有一个手性碳原子的化合物，在空间有2种不同构
型, 它们彼此构成一对对映体。
CH3C* HCOOH
COOH
OH
乳酸
HO C H
CH3
COOH H C OH
CH3
有一个手性碳的化合物必定 是手性化合物，只有一对对映体。
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问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2
2. CHCl3 3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3 CH2CH3
H
6.
CH3 7.
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第一节 手性分子和对映体
一、手 性
观察自己的双手, 左手与右手有什么联系和区别？
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左右手互为镜像与实物关系(称为对映关 系)，彼此又不能重合的现象称为手性。
H
2 COOH
H3C3 1Cl
H 1OH
2 CH2CH3
3CH3
竖，顺，R南-京型医科大学康达学院化学教横研室，有逆机化，学 R-型
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课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2
CO2H
H
OH 1
3 CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2 3
手性分子优秀课件
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？
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。
•1
二、手性分子和对映体
如图是一 对互为镜 像关系的 乳酸分子 的立体结 构式(透 视式)：
•.
•2
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
图3-3-1乳酸球棍模型
图3-3-2乳酸球棍模型
•.
•3
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
•.
•5
的碳原子。
三、对称面和非手性分子
•.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•4
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、或对称中心。有对称面 或对称中心它就不存在对映体，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）
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。
•1
二、手性分子和对映体
如图是一 对互为镜 像关系的 乳酸分子 的立体结 构式(透 视式)：
•.
•2
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
图3-3-1乳酸球棍模型
图3-3-2乳酸球棍模型
•.
•3
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
•.
•5
的碳原子。
三、对称面和非手性分子
•.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•4
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、或对称中心。有对称面 或对称中心它就不存在对映体，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）
手性碳原子
若两个手性碳原子上含有一个相同的原子或基团，习惯上也常将两个相同的原子或基团放在费歇尔投影式的 同侧，称为赤型；在异侧称为苏型。因此，四个异构体亦可用赤、苏型命名。
判断方法
判断方法
1.手性碳原子一定是饱和碳原子； 2.手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。
旋光性
旋光性
对大多数有机分子而言，分子的手性主要是由分子中的手性碳原子引起的。手性分子均具有旋光性，非手性 分子均不具有旋光性。例如，丙酸分子实物与镜像可以完全重叠，分子中存在一个对称平面，没有手性，因此无 旋光性；乳酸（2-羟基丙酸）分子实物和镜像不能完全重叠，分子中没有对称面也没有对称中心，具有手性，因 此有旋光性。所以，化合物的手性是产生旋光性的充分和必要条件。
谢谢观看Βιβλιοθήκη 内外消旋体内外消旋体某些化合物分子中存在手性碳原子，但由于分子内存在对称因素，使得分子没有旋光性，如(2R,3S)-酒石酸， 此类化合物称为内消旋体。内消旋体和外消旋体都无旋光性，但外消旋体可拆分为左旋体和右旋体，内消旋体不 能拆分。
分类
分类
手性碳原子和手性分子的分类。 手性碳原子：把与四个不同原子或基团相连的碳原子称为手性碳原子。有含一个手性碳原子、含二个手性碳 原子、含三个手性碳原子、含四个手性碳原子的分子等。有的分子不含手性碳原子。 手性分子的分类：按是否含手性碳原子，可以把手性分子分为具有手性碳原子的手性分子和不具有手性碳原 子的手性分子。但含多个手性碳原子的分子的异构体不一定都是手性分子。
手性碳原子
化学名称
01 化学性质
03 旋光性 05 分类
目录
02 判断方法 04 内外消旋体
基本信息
手性碳原子，英文名称chiral carbon atom，是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，用C*表示。
判断方法
判断方法
1.手性碳原子一定是饱和碳原子； 2.手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。
旋光性
旋光性
对大多数有机分子而言，分子的手性主要是由分子中的手性碳原子引起的。手性分子均具有旋光性，非手性 分子均不具有旋光性。例如，丙酸分子实物与镜像可以完全重叠，分子中存在一个对称平面，没有手性，因此无 旋光性；乳酸（2-羟基丙酸）分子实物和镜像不能完全重叠，分子中没有对称面也没有对称中心，具有手性，因 此有旋光性。所以，化合物的手性是产生旋光性的充分和必要条件。
谢谢观看Βιβλιοθήκη 内外消旋体内外消旋体某些化合物分子中存在手性碳原子，但由于分子内存在对称因素，使得分子没有旋光性，如(2R,3S)-酒石酸， 此类化合物称为内消旋体。内消旋体和外消旋体都无旋光性，但外消旋体可拆分为左旋体和右旋体，内消旋体不 能拆分。
分类
分类
手性碳原子和手性分子的分类。 手性碳原子：把与四个不同原子或基团相连的碳原子称为手性碳原子。有含一个手性碳原子、含二个手性碳 原子、含三个手性碳原子、含四个手性碳原子的分子等。有的分子不含手性碳原子。 手性分子的分类：按是否含手性碳原子，可以把手性分子分为具有手性碳原子的手性分子和不具有手性碳原 子的手性分子。但含多个手性碳原子的分子的异构体不一定都是手性分子。
手性碳原子
化学名称
01 化学性质
03 旋光性 05 分类
目录
02 判断方法 04 内外消旋体
基本信息
手性碳原子，英文名称chiral carbon atom，是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，用C*表示。
有机化学(手性碳原子化合物) PPT课件
含不同手性碳原子化合物的对 映异构
对映异构
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）不同。在手性环境条件下，对映体会表现 出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。
分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。
C-2差向异构：由C-2引起的差向异构。（C-2构型相反）
COOH H OH R H OH HO H R
COOH
Ⅰ
COOH HO H S HO H
H OH S COOH
Ⅱ
对映异构
COOH
COOH
H OH R HO H R
假 HO H (s) H OH (r)
不 H OH S
对 COOH
称 原
Ⅲ
HO H S COOH Ⅳ
(3) 对映体 (4)
167℃
167℃
-9.3°
+9.3°
外消旋体 m.p 157℃
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体手性碳原子数目） 对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
H
末端两苯环不在同平面上。
三、含其它不对称原子的光活性分子
CH3CH2
CH3 N+ C6H5 OHCH2C6H5
C6H5
CH2C6H5 P+ CH3 BrCH2CH2CH3
NH2 NO2 0.156 0.192
COOH Cl
对映异构
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）不同。在手性环境条件下，对映体会表现 出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。
分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。
C-2差向异构：由C-2引起的差向异构。（C-2构型相反）
COOH H OH R H OH HO H R
COOH
Ⅰ
COOH HO H S HO H
H OH S COOH
Ⅱ
对映异构
COOH
COOH
H OH R HO H R
假 HO H (s) H OH (r)
不 H OH S
对 COOH
称 原
Ⅲ
HO H S COOH Ⅳ
(3) 对映体 (4)
167℃
167℃
-9.3°
+9.3°
外消旋体 m.p 157℃
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体手性碳原子数目） 对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
H
末端两苯环不在同平面上。
三、含其它不对称原子的光活性分子
CH3CH2
CH3 N+ C6H5 OHCH2C6H5
C6H5
CH2C6H5 P+ CH3 BrCH2CH2CH3
NH2 NO2 0.156 0.192
COOH Cl
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Ⅱ
称 原
Ⅲ
Ⅳ
对映异构
子
内消旋体
3-C—— 非手性碳
3-C——假手性碳
不含手性碳原子化合物的对映异构
即：含手性轴及手性面化合物的对映异构
一、含手性轴的化合物
1. 丙二烯型化合物
手性轴 H
H
CCC
CH3
CH3
中心碳原子两个 键平面正
交, 两端碳原子上四个基团， 两两处于互为垂直的平面上。
H
H
CCC
(3) 对映体 (4)
167℃
167℃
-9.3°
+9.3°
外消旋体 m.p 157℃
结论： 异构体数目—— 2n = 22 = 4非（对映n：体手性碳原子数目） 对映体数目—— 2n – 1 = 2（2-1）= 2（对）
二. 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
H
OH
HO
H
COOH
HO
H
H
C-2差向异构：由C-2引起的差向异构。（C-2构型相反）
COOH
COOH
COOH
COOH
H OH R HO H S H OH R HO H R
H OH HO H 假HO H (s) H OH (r)
HO H R H OH S 不 H OH S HO H S
COOH
COOH 对 COOH
COOHБайду номын сангаас
Ⅰ
分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。
对映体——互为物体与镜象关系的立体异构体。 对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的。所以对 映异构体又称为旋光异构体。
含一个手性碳原子化合物的对映异构
手性碳原子（或手性中心）——连有四个各不相同基团的碳 原子，用C*表示。
含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子。 它有两种不同的构型，是互为实物与镜象关系的立体异构体，称 为对映异构体（简称为对映体）。
COOH Cl
HOOC Cl
O2N OH
NO2 HO
当一个苯环对称取代时（即邻位两个取代基相同时），
分子无手性。
O2N Cl
HOOC Cl
二、 含手性面的化合物 螺旋型分子。
(-)-[6]-螺苯 (-)-[6]-hexahelicene
(+)-[6]-螺苯 (+)-[6]-hexahelicene
d b
ab cd (a+c)或(b+d) 0.29 nm
苯环间碳碳键旋转受阻，产生位阻构象异构。
HH
当同一环上邻位有不对称取代时（取代基或原子体积较大）, 整个分子无对称面、无对称中心, 分子有手性。
某些原子或基团的半径如下：
H
COOH CH3
F
Cl
Br I
OH NH2 NO2
0.094 0.156 0.173 0.138 0.189 0.211 0.220 0.145 0.156 0.192
OH
COOH
COOH
(1) 对映体 (2)
[α ]2D0
+12°
-12°
（± ）酒石酸 外消旋体
COOH
COOH
H
OH HO
H
H
OH HO
H
COOH
COOH
(3) 同一物质 (4)
0°
0°
（m）酒石酸
内消旋体（分子中有对称面）
结论：旋光异构体的数目 = 2 n – 1 n为偶数： 内消旋体的数目 = 2 n / 2 – 1，立体异构体总数 = 2 n – 1 + 2 n / 2 – 1 n为奇数： 内消旋体的数目 =2 ( n – 1 ) / 2，立体异构体总数 = 2 n – 1
含两个手性碳原子化合物的对映异构
一、 含两个不同手性碳原子化合物的对映异构
COOH
COOH
H
OH HO
H
H
Cl
Cl
H
COOH
COOH
(1) 对映体 (2)
m.p 173℃
[α
]
20
D
-7.1°
173℃ +7.1°
(± ) 外消旋体 m.p 145℃
COOH
COOH
H
OH
HO
H
Cl
H
H
Cl
COOH
COOH
三.含三个不同手性碳原子化合物的对映异构
CH3 Br H H Br Br H
C2H5
CH3 H Br H Br Br H
C2H5
八个旋光异构体、组成四对对映体。 C-2差向异构体
差向异构体：含多个手性碳的两个光活异构体，仅有一个手 性碳原子的构型相反，其余的手性碳构型相同，这两个光活 异构体称为差向异构体。
有机化学手性碳原子化合物
含不同手性碳原子化合物的对 映异构
对映异构
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）不同。在手性环境条件下，对映体会表现 出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。
CH 3
CH 3
H
H
CCC
CH 3
CH 3
7
C3H 6
4 1 C3H
H
2 3
H
5
7
C3H 1
4
6 C3H
H2 3
H
5
sp sp2
当A≠B ，分子有手性。
A
A' Cl
Cl
CCC
C=C=C （有手性）
B
B' H
H
C H 3
类似物：
C l
无
H
H
H H O O C
有
H C O O H
2. 联苯型化合物
a c
末端两苯环不在同平面上。