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第五章 旋光异构

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第五章 旋光异构

第五章 旋光异构
观察 H COOH C CH3 OH H CH3 COOH OH
透视式
H
COOH OH CH3
Fischer 投影式
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不 能旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构 型翻转。如：COLeabharlann H HR180 。
CH3 HO
R
COOH H (b)
R
OH CH3 (b)
COOH
构型不变
H COOH (b)
OH
OH CH3
。 90
构型改变
H CH3 OH COOH
(动画1)
270
(动画2)
（ (b) 不同） s 与
。 HOOC
COOH
H
OH CH3 (b)
构型改变
CH3
H
OH CH3 (b)
R
脱离纸面旋转 180 。
COOH HO CH3 H
构型改变
a
＋ d
b
c
R－
②d在横线上时， a→b→c顺时针方向，则为S
a
+
c
b
d
S－
COOH H OH HO CH3 R－乳酸
COOH H HO CH3 S－乳酸
CHO H H CH2OH S－甘油醛
CHO OH CH2OH R－ 甘油醛
OH＞COOH＞CH3
OH＞CHO＞CH2OH
CH2OH＞CH2CH3＞CH3 CH3 H CH2OH CH2CH3 S－
CH3 COOH 构型改变
CH3 H OH COOH
HOOC (S)
OH CH3
构型改变

第05章_旋光异构

第05章_旋光异构
但是，D/L命名法只适应于和甘油醛结构 类似的其它化合物，如糖和氨基酸类。如果结 构上与甘油醛没有相似之处，用不同的原子或 基团类比，则同一种化合物可能确定为D-或 L-构型，从而引起混乱。
酒石酸钠铵的 两种半面晶体
Pasteur J
Pasteur由晶体的外形联想 到酒石酸钠铵的内部结构，认 为物质的旋光活性是由于分子 有手性的缘故。并明确指出， 构造式相同的两物质旋光活性 的差异是由于分子中的原子或 基团在空间的排列不同而引起 的，且为非对称排列。
然而对于两种来源不同的乳 酸，要想证明旋光活性的差异是由 于分子中的原子或基团在空间的排 列不同而引起的，就必须先证实它 们的二维结构相同。德国科学家 Wislisenus 利用10年的时间证实 了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸构 造式确实相同——2-羟基丙酸。
与
光性
刻
的样
度
品管
盘
5. 比旋光度 为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，规定 每毫升含1g旋光性物质的溶液放在1dm 长的样品管 中测得的旋光度为该物质的比旋光度。
[] t =
c ·L
：旋光仪的读数。 T：测定时的温度 c：样品溶液的浓度。 ：光源的波长 L：盛溶液的管长。
一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长 =589.3nm ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为 20℃ ，则比旋光度表示为[] D20。
2. 手征性分子
手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子. 1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒
石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系 类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜 像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水 ，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向 相反。

5旋光异构

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

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

大学有机化学第五章旋光异构

大学有机化学第五章旋光异构
大学有机化学第五章旋光异构
目录
• 引言 • 旋光异构现象 • 旋光异构体的性质 • 旋光异构体的合成与分离 • 旋光异构体的应用 • 结论
01 引言
主题简介
旋光异构
01
是指分子中由于组成原子或基团在空间的相对排列不同而引起
的异构现象。
旋光异构体的性质
02
旋光异构体具有不同的物理和化学性质，如熔点、溶解度、光
谱特征等。
旋光异构体的分类
03
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。
学习目标
掌握旋光异构体的基本概 念和分类。
掌握旋光度的测量和计算 方法。
理解旋光异构体的性质和 光谱特征。
了解旋光异构体在化学反 应中的变化规律。
02 旋光异构现象
旋光异构现象的定义
旋光异构现象
是指物质在偏振光的作用下，表现出旋光性的 现象。
旋光异构体在生物和药物领域具有广泛的应用，如手性药物的开发和 生产，建议了解相关应用实例和发展前景。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
旋光测定法
利用旋光仪测定旋光异构体的旋光度，以确定其纯度。
气相色谱法
通过气相色谱仪检测旋光异构体的组成和纯度。
高效液相色谱法
利用高效液相色谱仪对旋光异构体进行分离和纯度检测。
05 旋光异构体的应用
在药物研发中的应用
旋光异构体对药物的生物活性有显著影响，例如某些旋光异构体可能具有更好的疗 效或更低的不良反应。
手性农药的开发和应用，可以避免或减少对非靶标生物的毒性影响，从而降低对环境的负面 影响。
旋光异构体在植物生长调节剂和除草剂等领域也有广泛应用，例如某些旋光异构体可能具有 更好的促进植物生长或抑制杂草生长的作用。

第五章旋光异构

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

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

有机化学 第五章 旋光异构


17:39
32
处理Fischer投影式的注意事项
1. 在纸面上平移，构型不变 2. 在平面上旋转180°，构型不变。
CO2H H OH CH3
180
CH3 HO H CO2H
相同
17:39 33
３. 在平面上旋转90°或270°，得到对映体
H CO2H H OH CH3 270 OH HO2C H 对映体
对映异构体(I与II)(III与IV)，对映异构体也是外消旋体。非对映 异构体，互相不成为镜象关系(如Ｉ与III或II与IV。 当有n个不相同的手性C原子，有2n个旋光异构体，2n-1对外消旋体。
17:39 44
二 、含两个相同的手性碳原子
HO2CCH CHCO2H OH OH 酒石酸
COOH H H OH OH COOH HO HO
• 如果原子团的第一个原子相同，则比较与 它相连的其它原子（第二个原子）的原子 序数大小 ，其它依次类推 。 • 含有双键或叁键的原子团，可以认为连有 二个或三个相同的原子 。
17:39 25
例：
Ｒ－构型
17:39 26
乳酸
CH3-CH-COOH OH
2
COOH H CH3 OH
1 R
17:39
OH C H 实物
17:39
13
二、 分子的手性和旋光性
手性分子：物质的分子和它的镜象不能重叠，这种分子叫手性分子。 一般说来 具有手性的分子都有旋光性；
从分子的内部结构来说，手性与分子的对称性有关。
对称性
{
对称面 对称轴
对称中心
若一个分子中没有上述任何一种 对称因素，这种分子就叫不对称 分子，不对称分子就有手性
NHCOCHCl2 HOCH2CH CHOH

有机化学理论课 第五章 旋光异构

第五章旋光异构(Optical Isomerism)一、教学目的和要求同分异构是有机化合物的普遍现象，因此同分异构化学即立体化学的一个重要部分，它是研究组成分子的各个原子在空间的不同排布方式所引起的异构现象,以及因这些异构现象而引起的分子的物理和化学性质的差异的影响.所以讨论立体化学时,总是先从立体异构现象谈起.前面我们已在第二章、第三章、第四章讨论了某些立体异构现象，例如，烷烃构像、脂环烃构像、含双键和脂环化合物顺反异构。

本章在对上述内容作简要小结后，重点讨论立体异构现象中最重要，也是不易掌握的对映异构现象，为进一步学习碳水化合物、蛋白质，以及各类反应中的立体化学现象打好基础本章学习的具体要求1、掌握有机化合物异构的分类2、掌握对映异构、手性、手性分子、非手性分子、旋光活性、旋光活性物质、旋光度和比旋光度等有关概念3、掌握对映异构体数目的计算方法和对映、非对映、外消旋体和内消旋体的概念。

4、掌握费歇尔投影式和投影规则5、了解外消旋化。

二、教学重点与难点重点是旋光异构，旋光与分子结构的关系；含不对称碳原子化合物的旋光异构；难点是旋光异构的表示方法；R、S命名法。

三、教学内容1、偏振光和旋光性2、分子的对称性，手性，旋光活性3、构型表示方法D/L，R/S4、含有多于一个手性碳原子的立体异构5、取代丙二烯类和取代联苯类的旋光异构6、立体专一反应和立体有择反应7、外消旋体的拆分四、教学方法和教学学时（1）教学方法：以讲授为主；教具、多媒体为辅助手段，配合适量的课外作业（2）教学学时：4学时五、总结、布置作业5.1 各种异构现象的归纳旋光异构又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子间，由于构型的差异而表现出不同的旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。

5.2 物质的旋光性Optical Activities of Substances偏振光（plane-polarized light ）使偏振光的振动平面发生偏转的特性叫旋光性。

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* CH3-CH-COOH OH 乳酸
CH3-CH-COOH NH 2 α-氨基丙酸
2.含一个手性碳原子的化合物 (1)Fischer(费歇尔)投影式 乳酸就是含一个手性碳原子的化合物,手性碳原子分别与 H、OH、CH3、COOH相连，四个基团在空间有两种排 列方式，用楔形表示有（a）和（b）两种构型,具有镜 像和实物的关系,(c)和(a)彼此可以重合,是相同的分子.
若两个棱镜的轴保持平行,刻度盘刻度指在零度. 样品管放入水、乙醇,光仍旧通过第二个棱镜,表 明水、乙醇均对平面偏光不起作用. 样品管中放入乳酸某光活性异构体溶液,通过检 偏器的光亮度减弱,但检偏器旋转一个角度,又能 见到最大亮度的光,表明乳酸溶液可将平面偏振 光向左或向右旋转若干度. 物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质称 为旋光性. 具有旋光性(即使平面偏振光的偏振面旋转一定 角度)的物质叫做旋光性物质.
CHO H OH CH2OH
OH
CHO H CH2OH
D-（+）-甘油醛
L-（-）-甘油醛
其他化合物的构形以甘油醛的构型为参照,通过化学的关 联来确定.若某化合物是由D-甘油醛通过反应转变来的, 而在整个转变过程中手碳原子的四个碳原子的四个键没 有变化,则生成的化合物也是D构型的.例如:
CHO H OH CH2OH COOH CHO
O
H OH CH2OH
H
H CH3 OH
1951年拜捷沃特(Bijvoet)用X射线测定了(+)酒石酸铷钠 的绝对构型,与相对构型一致,也就证实了假设的D-甘油 醛的构型就是相对构型,过去由D-甘油醛导出的构型也 就是分子的绝对构型.
②R/S标记法 能真实反映空间排列情况的构型称为绝对构型, 用R/S构型标记法标记,是根据手性碳原子上四个 不同或基团在“顺序规则”中的先后次序来确定 的，具体要点如下： a.将与手性碳相连的四个基团排序，基团优先顺 序的规定同Z、E标记规定相同. b.将四个基团中优先顺序最小的放在最远处，由 前面观察另三个基团由大到小的顺序，如为顺时 针向转即为R构型，反时针旋转即为S构型. 例如：
6.环状化合物的立体异构体 环烷烃分子只要无对称因素,则也有旋光异构现象,例 如:1,2-二氯代戊烷,不仅有顺、反异构体，在反式异构 体中无对称因素，所以还存在一对对映异构体。
H
H
Cl
Cl
Cl
*
*
Cl
Cl
Cl
四.旋光异构体的性质 对映体的物理性质除旋光方向相反外,其他物理 性质如熔点、沸点、相对密度、比旋光度等均相 同，在非手性溶剂中溶解度也一样.但是非对映 体的物理性质却完全不同. 对映体的化学性质表现为:与非手性试剂作用完 全相同; 与手性试剂作用,或者在手性环境下会存 在差别.另外,非对映的化学性质存在一定的差别. 由于酶以及酶产生的化合物都是手性的,而生理 上的化学作用受这些手性化合物的催化作用,因 此对映体间的差别除旋光性相反外,极为重要的 差别是生物作用上不同.
I
I
COOH
H Cl R Br
COOH
H Br S
Cl
H CH3
OH
H
C
CH3
OH
R构型
3.含两个不相同手性碳原子的化合物
* * CH2CHCHCHO
OH OH OH
CHO H H OH OH CH2OH
(22OH
(2S,3S)
CHO HO H H OH CH2OH
COOH C H OH (a) H COOH C CH3 OH (b) COOH C OH H (c) CH3
CH3
象(a)和(b)之间呈实物和镜像的关系,这样的异构 体叫做对映异构体或简称对映体. 一对对映异构体均为手性分子,都有旋光性,它们 使平面偏振光的振动平面旋转的角度相同,但方 向相反,一个是左转的乳酸,用(-)-乳酸表示,另一个 是右旋的乳酸,用(+)-乳酸表示. 若将等量的左旋体和右旋体混合,将得到旋光度 为零的组成物,称之为外消旋体,外消旋体可以用 符号(±)或(dl)来表示. 用球棍模型(楔形式)来表示立体构型很清晰,但很 不方便,因此费歇尔最早建议用投影式(即费歇尔 投影式)来表达分子的立体构型.画Fischer投影式 要符合如下规定:
NO2
COOH NO2
COOH
联苯分子中的两个苯环可以围绕着是间单键自由旋转， 但当苯环邻位上均连有两个体积较大的不同取代基时， 较大基团阻碍单键旋转，使得整个分子无对称面，是一 个手性分子，有旋光性。 结论：有无手性碳并不是分子具有手性的根本原因，分 子没有对称因素才是决定其有手性的根本原因，也就是 分子具有手性，才是物质具有旋光性的根本原因。
例如:微生物生长过程只能利用右旋丙氨酸
CH3CHCOOH NH2
作为食物,在生命中起重要作用的葡萄糖,只有右旋的才 能在动物的新陈代谢中起作用.
为什么旋光性试剂对于对映体有不同的活性呢?这是因 为当用一对对映体分别和一旋光性试剂反应时,反应能 量相同,但是它们的过渡态就不是对映体,具有不同的能 量,反应活化能不同,反应速率也不同,因此表现出不同的 活性.
一.旋光性 1.平面偏振光 只在一个平面内振动的光叫做平面偏振光,简称 偏振光.偏振光振动的平面叫做偏振面. 由冰晶石制的Nicol棱镜(尼可尔棱镜)具有一种特 殊性质,只有和棱镜的晶轴保持平行振动的光线 才能全部通过.如果在偏振光后面再放一个晶轴 和第一棱晶轴互相垂直的棱镜,则在第二个棱镜 后看不到光. 2.旋光仪 旋光物质 旋光度 检查旋光性的仪器叫做旋光仪.旋光仪的主要部 分包括两个棱镜,一个光源,一个盛样管,一个刻度 盘.
a.丙二烯的旋光异构 丙二烯的碳链不能旋转，两个Л键又互相垂直，也决定 了两端碳与取代基的平面是互相垂直的，任一平面都不 能将分子剖成对称的两半，所以无对称面，有旋光性， 有一对对映体
a a
C=C=C
b
b
H H
H Cl
H
C=C=C
Cl
C=C=C
Cl
Cl
b.联苯类的旋光异构
NO2 COOH
COOH O N 2
(2S,3R)
CHO H OH OH H CH2OH
(2R,3S)
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
(Ⅳ)
A
+
A
-
A+ AB
-
B
+
B-
B
+
dl
dl
C1为平面结构，有对称面，C4连有两个相同的氢原子， 所以C1、C4都不是手性碳原子。C2、C3所连的四个基 团都不相同，均为手性碳原子，而且是不同的手性碳原 1 子.它有 C1 个旋光异构体. (Ⅰ)和(Ⅱ), (Ⅲ)和(Ⅳ) 2 * C2 =4 分别互为一对对映体, (Ⅰ)和(Ⅲ)、(Ⅳ)或(Ⅱ)和(Ⅲ)、 (Ⅳ)虽为异构体，但不是实物与镜像的关系，是非对映 体. 构造相同，又不是对映体的异构体称为非对映体. 4.含两个相同手性碳原子的化合物. 酒石酸的旋光异构:
①碳链要尽量放在垂直方向上,氧化态高的在上面,氧化态 低的在下面; ②以垂直线相连的原子或基团表示伸向纸面后方,水平方 向表示伸向纸面前方; ③将分子结构投影到纸面上,用横线和竖线的十字交叉点 表示碳原子. 例如将楔形式的乳酸转化为Fischer投影式的乳酸:
COOH COOH
H
C
CH3
OH
H CH3
1
HOOC-CH-CH-COOH
OH OH
2*
3*
4
酒石酸分子有两个相同的手性碳原子C2、C3，它们分别 连有相同的四个不同基团。C2、C3各有两个构型 ，用 A+与A-表示。此分子有下面的构型 :
COOH H OH
2
COOH
COOH OH H
2 3
COOH HO HO
2
OH
H H
2
OH OH
H H
H
H
C Cl Cl (a)二氯甲烷 H
Cl C=C
H3C H
CH3 H
H
Cl
(b)(Z)-1,2-二氯乙烯
(c)顺-1,2-二甲基环丙烷
(2)对称中心 设想分子中有一点P,分子中任意原子或基 团与P点连线的延长线上等距离处,存在相同的原子或基 团,则此点P称为分子的对称中心. 具有对称中心的分子,是非手性的分子,无对映异构体,无 旋光性. 例如,下面的分子就具有对称中心,是非手性分子.
OH
注意:Fisher投影式不能在平面上旋转90°的奇数 倍,也不难离开纸面翻转. (2)相对构型和绝对构型的标记 ①D/L构型 旋光异构的构型是指手征性碳原子所连四个不同 基在空间排列顺序，直到1951年还没有实验方 法测得绝对构型。为避免在确定构型的混乱，费 歇尔选择甘油醛为标准，并假设右旋的甘油醛有 下列结构,并标记为D型,那么它的对映体就是左 旋的，标记为L型.
Cl CH3
CH3
Cl
CH3
Cl
Cl
CH3
三.含手性中心的手性分子 1.手性中心和手性碳原子 如果分子的手性是由于原子和基团围绕某一点的非对称 排列而产生的,这个点就是手性中心. 与四个不同基团相连的碳原子称为不对称碳原子或手性 碳原子,常用“*”标记. 手性碳原子就是一个手性中心,如果将甲烷中的四个氢原 子换成四个不同的原子或基团,就得到一个有旋光性的 物质.例如:
3
H
H OH
3
3
COOH
(Ⅰ) (Ⅱ)
( Ⅲ)
COOH
COOH
(Ⅳ)
(2R,3R)
(2S,3S)
(2R,3S)
(2S,3R)
A+ AA+ Adl
A+ A+ A A -
dl
酒石酸构型中，Ⅰ、Ⅱ为一对对映体，Ⅲ、Ⅳ是 同一化合物，并且具有对称面，此化合物不具有 手征性，无旋光性，称为内消旋体，常用meso 表示. Ⅲ在纸面上旋转1800就同Ⅳ的费歇尔投影 式完全一样. 内消旋体不同于外消旋体，前者不可拆分，后者 可以拆分.酒石酸含有两个相同手性碳，实际上 只有三个旋光异构，少于22=4个.一般地，一个 化合物含有相同手性碳时同，旋光异构体的数目 少于2n.个 5.不含手性碳原子的化合物的旋光异构现象.