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立体化学基础课件

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立体化学基础培训课件

立体化学基础培训课件
在1951年以前，还没有找到合适的测定绝对 构型的方法，为了避免混淆，曾以甘油醛为标准 做了人为的规定。甘油醛具有如下的两种构型：
54
CHO HC OH
CH2OH D(+)－甘油醛
CHO HOC H
CH2OH L(-)－甘油醛
R
HC X R'
费歇尔投影式中，X在右边为D型，X在左边为L型。
55
这种人为规定的构型为相对构型，1951年 J.M.Bijvoet 测定了化合物的绝对构型，恰好与人为 规定的构型相一致，确定的相对构型就成为绝对构型 。 对于有一个以上的手性C原子化合物，就要看最 下边的手性C原子。
51
将手性碳上的四个基团中的任意两个对调，构型改变：
H
HOOC OH
CH3
(S)
H COOH COOH CH3 COOH CH3
H OH
构型改变
CH3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(S)
52
53
（三）对映体的构型及其命名法 1．构型的D/L命名法
不对称碳原子连接的基团在空间真实排布的情 况称为该分子的绝对构型。
(C H 2)8
O
O
COOH
40
如一个碳原子连接四个不同的原子或基团时， 这个正四面体就不可能在任何地方被分成实物与镜 像的关系的两半，也就是没有对称面或对称因素。 成了不对称分子，就有了旋光性。这个碳原子所连 的四个不同的原子或原子团在空间就会有两种排列 方式，就成了两种异构体。
41
42
第二节 对映异构和非对映异构 一、含一个手性碳原子的化合物
COOH
COOH
COOH
COOH
H OH HO H H OH HO H H OH HO H HO H H OH

《立体化学》课件

《立体化学》课件

化学是研究物质的组成、性质和变化的科 学领域。
了解原子、分子、元素、化合物等基础概 念，以及化学反应和化学方程式的表示方 法。
立体化学的基本原理
1 空间取向
探讨原子和键在空间中 的相互关系，以及分子 空间构型的影响。
2 手性性质
3 立体异构体
认识手性分子和对映体， 以及手性的重要性。
了解不同类型的立体异 构体，如构象异构体和 对映异构体，并研究它 们的性质和特点。
《立体化学》PPT课件
欢迎来到《立体化学》PPT课件！在本课程中，我们将从化学的基础概念开 始，探讨立体化学的基本原理，并深入研究分子结构、手性分子、立体异构 体以及立体对反应机理的影响。最后，我们还将探讨立体化学在药物设计和 天然产物 基础概念
以及它们在化学反应中的影响。
3
构象异构体
分析构象异构体的形成原理和常见示 例，如顺式和反式异构体。
光学异构体
讨论光学异构体的旋光性质，包括D和L-系列化合物。
反应机理中的立体影响
反应路径
探究反应路径中立体构型对反应速率和产物选择 性的影响。
过渡态理论
了解过渡态理论以及过渡态的构象和立体要求。
应用：药物设计和天然产物的活性成分
药物设计
介绍立体化学在药物设计中的重要性，以及 立体异构体对药效的影响。
天然产物
研究天然产物中的活性成分，如碳水化合物 和天然产物的手性性质。
分子结构和键的构型
分子结构
探索分子的结构和形状，以及化学键的构型和键 长。
球棍模型
使用球棍模型来可视化分子结构和化学键的空间 排列。
手性分子和对映体
手性分子
解释什么是手性分子，以及手性分子的定义和性质。

立体化学基础PPT课件

立体化学基础PPT课件

无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第24页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
NH2 H
分子中没有手性中心
H
端位上连接的基团 处于
垂直
平面
CH3
第25页/共90页
CH CH3
旋光方向
顺时针 右旋 用“＋”表示 逆时针 左旋 用“－”表示
旋光度“”是一个变量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响， 为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度[]来表示。
第9页/共90页
（三）比旋光度[α]
在一定温度和波长（钠光）条件下，样品浓 度为1 g.mL-1 时，在 1 dm 长的盛液管中测得的旋 光度。是一物理常数。
有手性碳原子的分子为手性分子。
Et Me
H
H
Me H
Et H
H
H Et Me
＝
H Et
H Me
无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第32页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
OH
H
OH
CH2OH
L - 乳酸
D - 乳酸

第五章 立体化学基础教学课件

第五章 立体化学基础教学课件

碳架异构 位置异构 官能团异构
立体异构
顺反异构
对映异构 构型异构
(构造相同，原子在 构象异构
空间排布方式不同)
对映异构又叫光学异构或旋光异构。它 是一类与物质的旋光性质有关的立体异构。
上页 下页 首页 2
第五章 立体化学基础：手性分子 第一节 手性分子和对映体(一、手性)
第一节 手性分子和对映体
一、手 性
(二) 立体结构式
透视式是书写立体结构式常见的方法之一。 应注意它的书写方法，通常实线 “” 代表位 于纸平面上的键；虚线 “ ” (或“ ”) 代表 伸向纸平面后方的键，楔形线 “ ” 代表伸 向纸平面前方的键。
第五章 立体化学基础
第一节 手性分子和对映体 第二节 费歇尔投影式 第三节 旋光性 第四节 构型标记法 第五节 外消旋体 第六节 非对映体和内消旋化合物 第七节 无手性碳原子的对映体 第八节 外消旋体的拆分
1
第五章 立体化学基础：手性分子 第一节 手性分子和对映体(一、手性)
同分异构
构造异构
(分子中原子间的排 列顺序、结合方式)
5
6
CH3
CH3 Cl
7
CH3
Br
Br
CH3
上页 下页 首页 15
第五章 立体化学基础 第二节 费歇尔投影式
第二节 费歇尔投影式
对映异构体的结构可以用模型、透视式 (立体结构式) 或费歇尔(Fischer)投影式表示。
(一) 三维模型
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第五章 立体化学基础 第二节 费歇尔投影式
CH3 CH3
H 3C
8.
CH3 C H 3O
上页 下页 首页 11
第五章 立体化学基础 第一节 手性分子和对映体(三、对称面和非手性分子)

有机化学课件立体化学ppt课件

有机化学课件立体化学ppt课件
量子化学计算
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理

立体化学基础-药本课件

立体化学基础-药本课件

Cl 观察
C CH3
Cl CH2OH CH3 为逆时针方向
CH2OH
S－型
R／S标记法也可直接应用于Fischer投影式：
CO2H
H
OH 1#
3# CH3 R-(-)-乳酸
CH2Cl 2#
HOCH2
Cl
3# H 1#
S-2,3-二氯丙醇
CO2H
HO
H
CH3 S-(+)-乳酸
H
HOCH2
Cl
CH2Cl
D/L 和 R/S 两种标记方法，都不能通过其标记的构型来 判断旋光方向。因为旋光方向是化合物的固有性质。而对 化合物的构型标记只是人为的规定。
含有两个手性碳原子的化合物
(一) 含两个不同手性碳原子的化合物
2－羟基－3－氯丁二酸总共有四种旋光异构体：
COOH HO H Cl H
COOH
COOH H OH H Cl
D、L与 “+、-” 没有必然的联系
COOH H OH
CH2OH D£­ ¸Ê ÓÍ Ëá
COOH H OH
CH3 D£­ Èé Ëá
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
COOH H2N H
CH3 L£­ ± û ° ±Ëá
COOH H2N H
CH2OH L£­ Ë¿ ° ±Ëá
-
CHO
HO H
(IV ) (I)与 (III)或(IV)、 (2S,3R()II)与(III)或
2R,3R (IV) 、 (III)与(I) 或(II) 、(IV)与(I) 或(II) 分别构成非 对映体；
对含有n个＊C的化合物：
光学异构体数目=2n

高等有机第三章立体化学ppt课件

手性辅剂的去除
在合成完成后，通过化学或物理方法将手性辅剂从目标化合物中去除 。
不对称催化合成策略
1 2
不对称催化剂的设计
针对目标反应设计具有手性识别能力的不对称催 化剂。
不对称催化反应的实现
在不对称催化剂的作用下，使反应底物形成特定 的立体构型，实现不对称合成。
3
不对称催化剂的回收与再利用
通过特定的方法将不对称催化剂从反应体系中分 离出来，实现催化剂的回收与再利用。
通过旋转晶体收集衍射数据，并利用计算机程序进行数据 处理和结构解析。
结构解析与精修
利用直接法、帕特森函数等方法解析晶体结构，并通过最 小二乘法进行结构精修。
核磁共振波谱在确定结构中应用
核磁共振原理
利用核自旋磁矩在外磁 场中发生能级分裂，通 过射频脉冲激发核自旋 跃迁，产生核磁共振信 号。
数据收集与处理
。
拉曼光谱原理
利用光与分子相互作用产生的 拉曼散射光谱进行分析。
数据收集与处理
通过红外光谱仪或拉曼光谱仪 收集光谱数据，并利用计算机 程序进行数据处理和谱图分析 。
结构解析与验证
根据特征峰位、峰强等参数推 断分子结构中的官能团和化学 键信息，并通过与其他实验数
据相互验证。
其他实验方法及技术
圆二色光谱
小分子的代谢与排泄
生物活性小分子在体内的代谢和排泄过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活 性和药代动力学性质。
06
实验方法及技术在立体化学研究 中应用
X射线晶体衍射技术在确定结构中应用
X射线晶体衍射原理
利用X射线与晶体中原子间距离相互作用产生衍射现象， 通过分析衍射图谱确定晶体结构。
数据收集与处理
药物在体内的代谢过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活性

有机化学立体化学PPT课件


官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性，从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用，如共轭效应、诱导效应 等，这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下，官能团可以发生转化，如醇氧化成醛、醛还 原成醇等，这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用，实现烷基化反应的不对称诱导， 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化，生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效，其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如，通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化；对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下，反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应，生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限，导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型，可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系

《立体化学教学》课件


手性来源
手性主要来源于碳原子的四个单键，使得碳 原子在形成有机分子时，可能形成两种不同 的空间排列方式，从而产生手性。
手性判断
判断一个分子是否具有手性，可以通过查看 其是否具有手性碳原子，即连接四个不同基 团的碳原子。
对映体
01
02
03
对映体定义
对映体是指通过镜面对称 的方式无法重合的两个立 体异构体。
02
它涉及到有机化学、无机化学、 物理化学等多个学科领域，是化 学学科的一个重要分支。
立体化学的重要性
立体化学对于理解分子性质、化学反 应机制以及药物设计等方面具有重要 意义。
通过了解分子的三维结构，可以更好 地理解其物理性质和化学性质，预测 其反应行为，为新材料的开发和药物 的设计提供理论支持。
动态立体化学的应用
动态立体化学在药物设计和合成、催 化剂设计等领域有广泛应用，了解分 子构型的变化有助于优化化学反应过 程和开发新的化学技术。
04
立体化学的教学策略与技巧
利用模型进行立体展示
总结词
通过实物模型展示分子结构，帮助学生理解立体化学的概念。
详细描述
利用分子模型展示分子的三维结构，让学生直观地观察分子中原子在空间中的排列方式。通过对比不同结构的分 子模型，解释立体化学中的概念，如顺反异构、手性等。
旋光性测定的教学案例
总结词
演示旋光性测定的实验操作和数据分析
详细描述
介绍旋光性测定的基本原理和实验操作，包 括旋光仪的构造和工作原理、样品的制备和 测量步骤等。通过具体的旋光性测定实验， 演示实验操作过程和数据分析方法，包括旋 光度的测量、图谱解析和误差分析等。同时 ，强调旋光性测定在化学、生物和医学等领 域的重要应用。

有机化学ppt课件第八章立体化学


05
立体选择性合成策略与方 法
不对称合成策略简介
不对称合成定义
利用非手性原料合成具有特定构型手性化合物的 方法。
不对称合成意义
获得单一手性化合物，避免消旋体的产生，提高 药物疗效和降低副作用。
不对称合成策略
手性源合成法、手性辅剂诱导合成法、动力学拆 分和热力学拆分方法等。
手性源合成法
手性源概念
农业科学
立体化学在农业科学中也有潜在 的应用价值，例如通过研究农药 和化肥的立体结构来提高其效果 和降低对环境的负面影响。
THANKS
感谢观看
构型对化合物性质的影响
不同构型的碳原子在化合物中具有不 同的化学和物理性质，如旋光性、反 应活性等。
Fisher
Fisher投影式是一种表示有机化合物立体结构的方法，通过横线
和竖线表示碳原子的键合关系。
Fisher投影式的书写规则
02
在Fisher投影式中，横线代表伸向纸面前方的键，竖线代表伸向
具有手性的起始原料， 可提供手性中心。
手性源合成法原理
以手性源为原料，通过 保留或转化其手性中心 ，合成目标手性化合物 。
手性源合成法应用
天然产物全合成、药物 合成等。
手性辅剂诱导合成法
01
手性辅剂概念
在反应中能与底物形成非对映异构体，从而控制反应立体选择性的添加
剂。
02
手性辅剂诱导合成法原理
手性辅剂与底物形成非对映异构体，利用非对映异构体之间的性质差异
判断手性碳原子构 型
根据旋光度的正负及大小，结合其他信息判断手性碳原子 的构型。
注意事项
旋光法只能判断化合物是否具有旋光性，不能确定其绝对 构型。
X射线衍射法确定绝对构型
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偏振光被具有旋光性化合物所旋
转的角度称为旋光度, 用 表示 ，
分为左旋（-）和右旋 （+）3
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第五章 立体化学基础 第三节 旋光性 (二、旋光度与比旋光度)
为了使一个化合物的旋光度成为特征物理常
数，通常用1dm长的旋光管，待测物质的浓度为 1g/ml，用波长为589nm的钠光(D线)条件下，所 测得的旋光度，称为比旋光度。
费歇尔投影式表示的多个手性碳的直链化合物为 重叠式，并非分子的真实结构
1
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第三节 旋光性
一、偏振光和旋光性 Nicol 棱镜
只在一个平面上振动的光， 称为平面偏振光
亮
丙酸
2
第五章 立体化学基础 第三节 旋光性 (一、偏振光和旋光性)
α
暗亮
乳酸
二、旋光度与比旋光度 通常用旋光仪测定物质的旋光性
名称
D-(+)-乳酸 L-(-)-乳酸 ()-乳酸
熔点C 比旋光
pKa
度
26 +3.8° 3.76
26 -3.8° 3.76
18
0° 3.76
溶解度 (g/100 mL H2O)
一对对映体具有相同的熔点、沸点、密度、pKa, 两 者的比旋光度大小相等，方向相反。外消旋体的物理性
质与单一对映体有些不同，它不具有旋光性，熔点、密 度和溶解度等常有差异。但沸点与纯对映体相同。
主链下行，大基团在右边的为D型，在左边的为L型。 如含有多个手性碳则按照编号最大的手性碳来确定。
6
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
二、R/S 构型标记法(绝对构型) R/S 构型标记法分为两步： (1) 按次序规则确定与手性碳相连的四个原子或基
团的优先次序（或称为“大小” 次序）
CH3
(c) 2S,3S
CHO Cl H
H Cl CH3
(d) 2R,3R
Br
Br
I
Cl Cl
H
(a)
I
H
(b)
例如 氯溴碘甲烷： I > Br > Cl > H
7
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
(2) 将手性碳上的4个原子或基团中优先次序最小 的一个置于远离视线的方向, 然后观察朝向自己的其 余3个基团的优先次序。顺时针方向排列为R构型； 反时针方向排列为S构型。
12
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第五章 立体化学基础 第六节 非对映体和内消旋化合物
第六节 非对映体和内消旋化合物
一、非对映体 2,3-二氯丁醛有几个光学异构体？
CHO H Cl H Cl
CH3
CHO Cl H Cl H
CH3
CHO H Cl Cl H
CH3
CHO Cl H
H Cl CH3
(a)
(b)
(c)
(d)
2S,3R
2R,3S
2S,3S
2R,3R
含有n 个不相同手性碳原子的化合物,其光学异构 体的数目是 2n 个。
13
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第五章 立体化学基础 第六节 非对映体和内消旋化合物
CHO H Cl H Cl
CH3
(a) 2S,3R
CHO Cl H Cl H
CH3
(b) 2R,3S
CHO H Cl Cl H
第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2#
CO2H
H
OH 1#
3# CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2
3#
CH2Cl 2#
Cl
H 1#
S-2,3-二氯丙醇
CO2H
HO
H
CH3 S-(+)-乳酸
H
HOCH2
Cl
CH2Cl
R-2,3-二氯丙醇
9
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注意：
第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法
无论是 D/L (相对构型)还是 R/S （绝对构型） 标记方法，都不能通过其标记的构型来判断旋光方 向。因为旋光方向是化合物的固有性质，而对化合 物的构型标记只是人为的规定。
目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其 旋光方向。
10
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αDt
α l C
t: 测定时的温度(C) D: 钠光D-线波长589nm : 实验观察的旋光值(°) l: 旋光管的长度(dm) C: 溶液浓度(g/ml), (纯液体用密度g/cm3)
一对对映体的比旋光度大小相等，方向相反。
4
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第五章 立体化学基础 第三节 旋光性 (二、旋光度与比旋光度)
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。
α
t D
α lC
=
2.5 0.26 g / 5ml 0.5dm =－96°
答：胆固醇的比旋光度为－96°(氯仿)。
文献中通常用如下格式报导一个旋光性化合物的比旋光度值：
R
S
R-氯溴碘甲烷
S-氯溴碘甲烷
8
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
R/S 构型命名法举例:
CH3
H
OH
CH2CH3
S-2-丁醇 CHO
CH3
H
OH 转动使H 远离视线
C2H5
H
CH3 HO
C2H5
S 构型
HOHS源自HOHRCH3
2S,3R-2,3-二羟基丁醛
第五章 立体化学基础 第二节 费歇尔投影式
第六、七周实验带理论课本 判断不同 Fischer 投影式是否表示相同构型的化合物:
(1) Fischer式的平移或纸平面内旋转180，其 构型不变。 但Fischer式不能离开纸面翻转或沿 纸面旋转90 (或270)。
(2)将手性碳上的四个基团中的任意三个轮转 （顺时针或反时针）或两两交换偶数次，构型 不变。
[α]D20 = +98.3o (c 0.05, CH3OH)
5
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (D/L构型标记法)
第四节 构型标记法
一、D/L 构型标记法（相对构型）
CHO
H
OH
CH2OH
CHO HO H
CH2OH
D- (+)-甘油醛
L- (－)-甘油醛
X-衍射技术确定了原来人为规定的D-(＋)-甘油醛的构 型(相对构型)刚巧就是它的真实构型(绝对构型)
最小基团在 横键上,纸面 走向与实际 走向相反；
最小基团在 竖键上,纸面 走向与实际 走向相同。
11
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第五章 立体化学基础 第五节 外消旋体
第五节 外消旋体
一对对映体的等量混合物称为外消旋体(racemic mixture 或 racemate)。通常用(±) 或 dl 表示。外消旋体是混合物。