旋光异构
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旋光异构——精选推荐
光通过长为１ｄｍ，装有浓度为１.０ｇ/ｍｌ溶液的样品管时，
测得的旋光度为比旋光度，用
20 D
表示。
比旋光度
T D
与实测旋光度的关系为：
C = 溶液浓度(ｇ/ｍｌ)
[α]
T D
=
C ×L
L= 样品管长度(ｄｍ)
例如，在10mL水中，加入某旋光物质1g，在1dm长的旋光管内，
用钠灯做光源，温度为25℃时测得它的旋光度α为 -4.61o，则该物
E2
实物分子
镜象分子
H
H
O
O
H
H
镜面
a
a
bC Cc
Cb cC
d
d
镜面
镜面
CH3CH2 HC H Cl
CH2CH3 CH Cl H
一、对称性和手性
1. 对称因素: 对称面和对称中心。
H
H
C C Cl
H C H Cl
H
F
C Cl
对称面 H
Cl
F Cl Cl
CH3 C
H
对称面 H
C
CH3
Me Cl C
H3C
COOH S- 构型翻转
H OH
OH
CH3 R-乳酸
二个基团互换 交换一次（奇数次）
H
OH COOH S- 构型翻转
二个基团互换
CH3
交换二次（偶数次）
OH
H3C
COOH R- 构型保持
H
五、构型和旋光性的关系 含一个手性碳原子的化合物有两个对映异构体。 我们可用旋光仪测知一个是右旋的，另一个是左 旋的。通过化学方法可知DL构型。 通过X-射线衍射法，我们能准确知道手性碳原子 上四个基团在三维空间方向上的位置,即绝对构型。
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
简便方法：
① 手型规则：最小基团在那一侧，就用那只手。食指代表
❖原子序数相同时，则依次比较第二个原子的原子序数， 第二个相同时，再比较第三个，依此类推。
—CH(CH3)2 > —CH2CH2CH3
❖双键或三键，当作两个或三个单键看待。
CH CH2 看作
C
CC H
CH CH2 > CH2CH3
C CH 看作
C
CC C
C CH > CH(CH3)2
❖在同等的情况下，有不饱和键的优先。
横键的基团，中指代表竖键上方的基团，拇指代表竖键下方的
基团。把手转向自己，手腕则是离自己最远的最小基团。食指、
中指、拇指所代表的基团按由大到小的顺序顺时针构型为R，
逆时针为S。
最小基团在右侧，用右手。
例：
中指
基团由大到小的顺序为：
食指
CH3 HO H
C2H5
OH—— C2H5 —— CH3 食指—— 拇指—— 中指 顺时针：构型为R。
CH3
。
旋转180
C2H5
H
OH
HO
H
C2H5
CH3
（2）若将其中一个投影式在纸平面上旋转90° （顺时针或逆时针旋转均可）后，得到的投影式和另一 投影式相同，则表示二者是一对对映体:
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。
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。
第五章 旋光异构
CHO HO H H OH CH2OH
Ⅱ (2S,3S)-(+)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖
CHO H HO OH H CH2OH
Ⅲ (2S,3R)-(-)-苏阿糖 D-(-)-苏阿糖
Ⅳ (2R,3s)-(+)-苏阿糖
L-(+)-苏阿糖
Ⅰ和Ⅱ；Ⅲ和Ⅳ 是对映体
Ⅰ和Ⅲ 或Ⅳ ； Ⅱ和或Ⅲ Ⅳ 是非对映体
H
Cl
H
H C
Cl
2. 对称中心
H COOH
H
H3C
CH3
H
HOOC
对称中心
演示
H
手征性分子：当一个分子不存在对称因素时，该分 子的实物和镜象不能重合。简称不对称分子。 不对称碳原子(手性碳)：
a C* d C c b a ≠ b ≠c ≠ d
5.4 含一个手性碳原子的化合物 1. 对映异构体
返回
有少数旋光物质的结构中并不含不对称碳原子，
但整个分子是手性分子，也具有旋光性。
1.取代的丙二烯型化合物
a C b C C
d c
a C b C C
a d e d C e C C b
2.取代的联苯型化合物
NO2 NO2 NO2 NO2
COOH COOH
COOH COOH
演示
5.10 环状化合物的立体异构
非手性化合物在分手性条件下生成外消旋体。
CI2 hv CH3 CH3 CI IC H + H C2H5 C2H5
CH3CH2CH2CH3
为什么总得外消旋体？
CI2 hv 2CI.
50%
50%
CH3CH2CH2CH3
CI.
. CH3CCH2CH3 + HCI
Ⅱ (2S,3S)-(+)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖
CHO H HO OH H CH2OH
Ⅲ (2S,3R)-(-)-苏阿糖 D-(-)-苏阿糖
Ⅳ (2R,3s)-(+)-苏阿糖
L-(+)-苏阿糖
Ⅰ和Ⅱ；Ⅲ和Ⅳ 是对映体
Ⅰ和Ⅲ 或Ⅳ ； Ⅱ和或Ⅲ Ⅳ 是非对映体
H
Cl
H
H C
Cl
2. 对称中心
H COOH
H
H3C
CH3
H
HOOC
对称中心
演示
H
手征性分子：当一个分子不存在对称因素时，该分 子的实物和镜象不能重合。简称不对称分子。 不对称碳原子(手性碳)：
a C* d C c b a ≠ b ≠c ≠ d
5.4 含一个手性碳原子的化合物 1. 对映异构体
返回
有少数旋光物质的结构中并不含不对称碳原子，
但整个分子是手性分子，也具有旋光性。
1.取代的丙二烯型化合物
a C b C C
d c
a C b C C
a d e d C e C C b
2.取代的联苯型化合物
NO2 NO2 NO2 NO2
COOH COOH
COOH COOH
演示
5.10 环状化合物的立体异构
非手性化合物在分手性条件下生成外消旋体。
CI2 hv CH3 CH3 CI IC H + H C2H5 C2H5
CH3CH2CH2CH3
为什么总得外消旋体？
CI2 hv 2CI.
50%
50%
CH3CH2CH2CH3
CI.
. CH3CCH2CH3 + HCI
5章 旋光异构
Cl C=C=C H H
H HOOC H COOH H H
当A≠B ，分子有手性。
CH3 Cl
Cl （有手性）
类似物：
无
四川师范大学化学与材料学院 2011-2012 年度
有
第五章 旋光异构
College of Chemistry & Materials Science
2. 联苯型分子
苯环间碳碳键旋转受阻，产生位阻构象异构。
2）含两个相同手性碳原子的分子
* * HOOC-CH-CH-COOH 酒石酸 OH OH
COOH H OH HO H COOH COOH HO H H OH COOH
*C2 *C3 ： OH COOH CHCOOH H OH
COOH H OH H OH COOH
COOH HO H HO H COOH
(S)-
(S)-
(R)-
基团大小顺序：OH > COOH > CH3 > H
CH3 C HO H CH2CH3 HO CH3 C CH2CH3 H
旋光异构
CH2CH3 C HO H CH3
S
四川师范大学化学与材料学院 2011-2012 年度
R
第五章
R
College of Chemistry & Materials Science
4）Fischer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
键向后，交叉点为手性碳。
将下列化合物改写成Fischer投影式。 COOH COOH COOH
H HOOC H COOH H H
当A≠B ，分子有手性。
CH3 Cl
Cl （有手性）
类似物：
无
四川师范大学化学与材料学院 2011-2012 年度
有
第五章 旋光异构
College of Chemistry & Materials Science
2. 联苯型分子
苯环间碳碳键旋转受阻，产生位阻构象异构。
2）含两个相同手性碳原子的分子
* * HOOC-CH-CH-COOH 酒石酸 OH OH
COOH H OH HO H COOH COOH HO H H OH COOH
*C2 *C3 ： OH COOH CHCOOH H OH
COOH H OH H OH COOH
COOH HO H HO H COOH
(S)-
(S)-
(R)-
基团大小顺序：OH > COOH > CH3 > H
CH3 C HO H CH2CH3 HO CH3 C CH2CH3 H
旋光异构
CH2CH3 C HO H CH3
S
四川师范大学化学与材料学院 2011-2012 年度
R
第五章
R
College of Chemistry & Materials Science
4）Fischer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
键向后，交叉点为手性碳。
将下列化合物改写成Fischer投影式。 COOH COOH COOH
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
单糖的旋光异构
单糖的旋光异构
单糖的旋光异构是指单糖分子中存在多个手性碳原子，这些手性碳原子在空间排列上的不同方式会导致单糖分子具有不同
的旋光性质。
由于单糖分子中存在多个手性碳原子，因此单糖分子可以存在多种旋光异构体。
这些旋光异构体通常可以分为两类，即α型和β型。
在α型旋光异构体中，羟基和羰基位于分子的同一侧，而在β型旋光异构体中，羟基和羰基位于分子的两侧。
例如，葡萄糖是一种重要的单糖，其分子中存在5个手性碳原子。
因此，葡萄糖可以存在多种旋光异构体，其中最常见的是α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖。
在α-D-葡萄糖中，羟基和羰基位于分子的同一侧，而在β-D-葡萄糖中，羟基和羰基位于分子的两侧。
单糖的旋光异构体在生物化学和药物学等领域中具有重要
的应用价值。
例如，在药物合成中，不同的旋光异构体可能具有不同的生物活性和药理作用。
因此，对于单糖的旋光异构体的研究和应用具有重要意义。
以上内容仅供参考。
旋光异构
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)
。
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)
《有机化学》第5章 旋光异构
22
第四节 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的化合物 这类化合物中两个手性碳原子所连的四个基团不完全相同。例如：
1. 对映异构体的数目
乳酸含有一个手性碳原子，有一对对映体。一般地说，分子中含手性碳原
子的数目越多，旋光异构体也越多。如分子中含有两个不相同的手性碳原子时 ，与它们相连的原子或基团，可有四种不同的空间排列形式，即存在四个旋光 异构体。例如，三羟基丁醛（赤藓糖）是一种含有四个碳原子的糖类，分子中 有两个不相同的手性碳原子。
第五章 旋光异构
【知识目标】
⒈ 熟悉立体（光学）异构、对称因素、手性碳原子、对映体、内（外） 消旋体等基本概念；
⒉ 了解物质产生旋光性的原因，对映异构与分子结构的关系； ⒊ 掌握构型的表示方法（D、L和R、S标记法）；掌握书写费歇尔投影 式的方法。
【能力目标】
⒈ 能利用投影法和透视式表示分子构型； ⒉ 能利用R－S构型标记法标记化合物构型； ⒊ 能分析不同构型的同一化合物的性质区别。
许多旋光物质是从自然界生物体内分离出来的，但由合成方法得到的旋光物质， 通常多是外消旋体。而具有光学活性的药物，常常只有一种旋光异构体有显著疗效， 如氯霉素有四个旋光异构体，但只有左旋氯霉素（1R，2R）具有抗菌作用，其它对 映体无作用。因此，需要进行外消旋体的拆分。外消旋体拆分的方法有多种，如化学 拆分法、诱导结晶法、生化拆分法等。
个平面，通过正六边形对角与分子平面垂直的三个平面，另一个是六个 碳原子六个氢原子所在的分子平面。
图5－12 苯分子和顺－1,3－二甲基环丁烷分子的对称面
顺1,3－二甲基环丁烷有两个对称面，即通过四边形对角与四边形 平面垂直的两个平面。
2023/6/13
有机化学 第5章 旋光异构
称，例如，由肌肉中取得的乳酸的比旋光度为：[α ]2D0 = +3.8°
(ρ=0.1gmL-1，H2O)，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20。C， 钠光灯源，所用溶液的浓度为10%，是右旋物质，通过公式计
算出比旋光度是3.8°。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用以测定物质 的浓度或鉴定物质的纯度。
H
OH 最小基团（H）
H
Cl 最小基团（H）
位于横线 CH2OH R- 构型
位于横线 CH3 S- 构型
H
最小基团（ H）
CH3
最小基团 CH3
H2N COOH 位于竖线
ClCH2
Cl 位于竖线
CH3
R- 构型
CH(CH3)2 S- 构型
七、含两个不相同手性碳原子的化合物
以2,3,4-三羟基丁酸为例：
存在对称面的分子不能与其镜像重叠， 为非手性分子，无旋光性，无对映体。
σ
H Cl
C
H C Cl
因此，上述分子都是对称分子，它们没有手性， 也没旋光性。
有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原 子，连有四个各不相同基团的碳原子——手性碳 原子，用C* 表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具 有手性，是手性分子。
COOH
H
OH
CH3
在纸平面
CH3
180°
HO
H
COOH
（2）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型 不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：
CHO
HO
H
CH2OH
CH2OH
OH与H对调一次
H
OH
CHO
CHO与CH2OH 对调一次
(ρ=0.1gmL-1，H2O)，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20。C， 钠光灯源，所用溶液的浓度为10%，是右旋物质，通过公式计
算出比旋光度是3.8°。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用以测定物质 的浓度或鉴定物质的纯度。
H
OH 最小基团（H）
H
Cl 最小基团（H）
位于横线 CH2OH R- 构型
位于横线 CH3 S- 构型
H
最小基团（ H）
CH3
最小基团 CH3
H2N COOH 位于竖线
ClCH2
Cl 位于竖线
CH3
R- 构型
CH(CH3)2 S- 构型
七、含两个不相同手性碳原子的化合物
以2,3,4-三羟基丁酸为例：
存在对称面的分子不能与其镜像重叠， 为非手性分子，无旋光性，无对映体。
σ
H Cl
C
H C Cl
因此，上述分子都是对称分子，它们没有手性， 也没旋光性。
有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原 子，连有四个各不相同基团的碳原子——手性碳 原子，用C* 表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具 有手性，是手性分子。
COOH
H
OH
CH3
在纸平面
CH3
180°
HO
H
COOH
（2）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型 不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：
CHO
HO
H
CH2OH
CH2OH
OH与H对调一次
H
OH
CHO
CHO与CH2OH 对调一次
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COOH
苹果酸
注意：具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有 手性碳原子的分子不一定不是手性分子。
下面构型的酒石酸分子没有手性。
COOH H C * OH H C * OH
COOH
酒石酸(meso)
3 手性分子的判断
❖判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是，看 这个分子能否和它的镜像重合。
(S)-(+)-乳酸
对映体的旋光方向(-)/(+)由实验测定，与构型R/S没
有必然的联系。
❖对映体的构型R/S由分子的实际构型判定，R的对映体 必为S，反之亦然。
CHO H OH
CH2OH
(R)-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
(S)-(-)-甘油醛
❖对映体命名时，要写出构型R/S，有时要标出旋光方 向(+)/(-)，最后再写出名称。
1与2，3与4为对映异构体，1与3或4，2与3或4称为 非对映异构体。
❖非对映异构现象：当分子中有两个或两个以上手性中心 时存在。
非对映体的比旋光度不同，熔点、沸点、溶解度、相对 密度、折射率等物理性质都不相同。
非对映异构体具有相同的官能团，化学性质相似。
但它们分子中相应的原子之间距离不完全相同，内能不 同，因此与同一试剂反应的速率有差异。
CH3 CH3
CH3
❖任意一端的双键碳上的两个基团相同，分子中就存在 一个对称面，没有旋光性。
2 连苯型化合物
❖当(a+c)及(b+d)的半径大于0.29nm时，苯环绕单键的旋 转受到阻碍。
a
a
c
c
d
d
b
b
整个分子没有对称面和对称中心，有对映异构。
HOOC COOH
HOOC COOH
O2N NO2
*
CH3CHCOOH OH
COOH
COOH
H
HO
CH3
左旋乳酸
H
H3C
OH
右旋乳酸
❖手性：物质分子与自己的镜像不能重合的性质，是分子 产生旋光性和旋光异构现象的必要条件。
❖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
H
乳酸
COOH
HCH H C* OH
❖对映体的等量混合物叫做外消旋体，用(±)表示。 外消旋体中对映体对偏振光的作用互相抵消，因此没有 旋光性。 外消旋体和左旋体、右旋体相比，物理性质有所改变。
(+)-乳酸 (-)-乳酸 (±)-乳酸
[α]2D0
+3.8º
-3.8º
0
mp./℃
53
53
18
化学性质基本相同，对映体各自保持自己的生理活性。
旋光性、旋光度、比旋光度的含义； 含有手性碳原子化合物的对映异构； 对映异构体构型表示、确定和命名方法； 不含手性碳原子化合物的立体异构。
对映异构和分子结构的关系，手性分子的判断； 对映体和外消旋体，费歇尔投影式的书写。
同分异构现象
❖构造异构：分子中原子互相联接的方式和次序不同而产 生的异构现象。 ❖立体异构：分子中原子互相连接的方式和次序相同， 但在空间的排列方式不同而出现的异构现象。
使用分子模型，或画出镜像分子，进行比较。 ❖分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。 分子本身是否具有对称性是决定它能否和它的镜像重 合的关键。
❖对称面σ：一个平面能把分子分割成两部分，一部分正 好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C OH H C OH
COOH
CHF2Cl：有对称面
旋转 有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
4 手性分子的表示方法
❖互为镜像的异构体称为旋光异构体或对映异构体，简 称对映体。
❖楔形透视式：手性碳原子放在平面上。 在平面上基团用实线相连，平面前方的基团用楔形实线 和手性碳相连，后面的基团用虚线相连。
COOH
H C CH3 HO
COOH
C CH3
H
OH
❖Fischer投影式：
碳链竖放，编号小的碳在上。 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。
旋光物质
❖旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质。
❖旋光物质的旋光方向： 左旋体(-)，使偏振光振动平面按反时针方向旋转。 右旋体(+)，使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 ❖旋光物质的旋光度α：
和溶液的浓度ρB 、样品管的长度l、温度t、光的波长λ
都有关系。
α= f (ρB , l , t ,λ)
CHFClBr：无对称面 旋转
❖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
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。
异构体的名称：
HO Cl
COOH
R R
H H
(2R,3R)-2-羟基-3-氯丁二酸
COOH
2 含有两个相同的手性碳的分子
❖两个相同的手性碳：是指两个手性碳上所连的四个基团 完全相同。 酒石酸的两个手性碳原子是相同的：
**
HOOC CH CH COOH OH OH
酒石酸也可以写出四个构型的Fischer投影式。
❖这刚好和从立体结构分析所得的结果一致，因此可以直 接由平面结构式分析考察环状化合物的对映异构。
顺-1,4-二甲基环己烷，有一个对称面，不是手性分子， 没有对映异构体存在；
反-1,4-二甲基环己烷，有一个对称中心，不是手性分子， 也没有对映异构体存在。
HH H3C CH3
H CH3 H3C H
1 丙二烯型化合物
没有旋光性。
❖内消旋体：虽有手性碳原子，但由于分子的内部作用而 失去旋光性的分子。
酒石酸构型异构体的总数为3 < 22，包括一个左旋体，一 个右旋体，和一个内消旋体。 左旋体和右旋体等量混合可组成外消旋体。
内消旋体在分子内部旋光性互相抵消。
内消旋体和左旋体或右旋体之间不呈镜像关系，属非 对映异构体。
1 构型的R、S命名方法
❖将与手性碳相连的四个基团按次序规则排列：a>b>c>d 排在最后的基团d指向离开观察者的方向。
a
a
d
C
b
c
R型
b
C
d
c
S型
3 由楔形透视式确定构型
❖乳酸手性碳上的四个基团：OH > COOH > CH3 > H。
S型
H
COOH
C OH CH3
COOH
C HO
R型
H
CH3
1 含有两个不同的手性碳的分子
❖当化合物分子中含有两个不同的手性碳时，应有22 = 4 种构型，若有n个不同的手性碳时，应有2n种构型。 ❖两个不同的手性碳：是指两个手性碳上所连的四个基团 不完全相同。 2-羟基-3-氯丁二酸有两个不同的手性碳原子，应有4种不 同的构型。
**
HOOC CH CH COOH
4 由Fischer投影式确定构型
（1）当最小基团处于竖键时，若其他原子或基团由大到 小按顺时针方向排列，则为R构型，反之，为S构型。 （2）当最小基团处于横键时，若其他原子或基团由大到 小按顺时针方向排列，则为S构型，反之，为R构型。
COOH
COOH
H OH
HO H
CH3
(R)-(-)-乳酸
CH3
❖六螺并苯：六个苯环不能容纳在同一个平面内。
由于分子发生了扭曲，没有对称面或对称中心，因此 存在对映异构体。
化学方法
❖原理：通过化学方法，把对映体变成非对映体，利用非 对映体的熔点、沸点、溶解度等的不同进行分离。
Cl OH
COOH
COOH
COOH
COOH
HO R H Cl R H
H S OH H S Cl
H S OH HO R H Cl R H H S Cl
COOH
COOH
COOH
COOH
1
2
3
4
两个手性碳原子所连的基团优先次序为：
C2：—OH > —CHClCOOH > —COOH > —H。
C3： —Cl > —COOH > —CH(OH)COOH > —H。
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 像对映关系的立体异构现象。 旋光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。 研究旋光异构的原因： 天然有机化合物大多有旋光现象。 旋光异构体的生物活性差异很大，如左旋维生素C可治 疗坏血病，而右旋的没有作用。 在反应机理研究中有重要的应用价值。
❖对映体的熔点、沸点、在非手性溶剂中的溶解度、和非 手性试剂的反应速度等都相同。
原因：对映体之间是镜像关系，分子中任何两个原子之 间的距离是相同的，因此溶解度、与手性试剂 或在手性催化剂作用下的反应速度等是不同的。
氯霉素的左旋体有疗效，它的对映体则无抗菌作用。 左旋香芹酮与右旋香芹酮的香气不同。 左旋尼古丁的毒性比右旋尼古丁大得多。
在水溶液中，温度为20℃，用钠光灯作光源，测得：
葡萄糖的比旋光度：
苹果酸
注意：具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有 手性碳原子的分子不一定不是手性分子。
下面构型的酒石酸分子没有手性。
COOH H C * OH H C * OH
COOH
酒石酸(meso)
3 手性分子的判断
❖判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是，看 这个分子能否和它的镜像重合。
(S)-(+)-乳酸
对映体的旋光方向(-)/(+)由实验测定，与构型R/S没
有必然的联系。
❖对映体的构型R/S由分子的实际构型判定，R的对映体 必为S，反之亦然。
CHO H OH
CH2OH
(R)-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
(S)-(-)-甘油醛
❖对映体命名时，要写出构型R/S，有时要标出旋光方 向(+)/(-)，最后再写出名称。
1与2，3与4为对映异构体，1与3或4，2与3或4称为 非对映异构体。
❖非对映异构现象：当分子中有两个或两个以上手性中心 时存在。
非对映体的比旋光度不同，熔点、沸点、溶解度、相对 密度、折射率等物理性质都不相同。
非对映异构体具有相同的官能团，化学性质相似。
但它们分子中相应的原子之间距离不完全相同，内能不 同，因此与同一试剂反应的速率有差异。
CH3 CH3
CH3
❖任意一端的双键碳上的两个基团相同，分子中就存在 一个对称面，没有旋光性。
2 连苯型化合物
❖当(a+c)及(b+d)的半径大于0.29nm时，苯环绕单键的旋 转受到阻碍。
a
a
c
c
d
d
b
b
整个分子没有对称面和对称中心，有对映异构。
HOOC COOH
HOOC COOH
O2N NO2
*
CH3CHCOOH OH
COOH
COOH
H
HO
CH3
左旋乳酸
H
H3C
OH
右旋乳酸
❖手性：物质分子与自己的镜像不能重合的性质，是分子 产生旋光性和旋光异构现象的必要条件。
❖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
H
乳酸
COOH
HCH H C* OH
❖对映体的等量混合物叫做外消旋体，用(±)表示。 外消旋体中对映体对偏振光的作用互相抵消，因此没有 旋光性。 外消旋体和左旋体、右旋体相比，物理性质有所改变。
(+)-乳酸 (-)-乳酸 (±)-乳酸
[α]2D0
+3.8º
-3.8º
0
mp./℃
53
53
18
化学性质基本相同，对映体各自保持自己的生理活性。
旋光性、旋光度、比旋光度的含义； 含有手性碳原子化合物的对映异构； 对映异构体构型表示、确定和命名方法； 不含手性碳原子化合物的立体异构。
对映异构和分子结构的关系，手性分子的判断； 对映体和外消旋体，费歇尔投影式的书写。
同分异构现象
❖构造异构：分子中原子互相联接的方式和次序不同而产 生的异构现象。 ❖立体异构：分子中原子互相连接的方式和次序相同， 但在空间的排列方式不同而出现的异构现象。
使用分子模型，或画出镜像分子，进行比较。 ❖分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。 分子本身是否具有对称性是决定它能否和它的镜像重 合的关键。
❖对称面σ：一个平面能把分子分割成两部分，一部分正 好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C OH H C OH
COOH
CHF2Cl：有对称面
旋转 有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
4 手性分子的表示方法
❖互为镜像的异构体称为旋光异构体或对映异构体，简 称对映体。
❖楔形透视式：手性碳原子放在平面上。 在平面上基团用实线相连，平面前方的基团用楔形实线 和手性碳相连，后面的基团用虚线相连。
COOH
H C CH3 HO
COOH
C CH3
H
OH
❖Fischer投影式：
碳链竖放，编号小的碳在上。 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。
旋光物质
❖旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质。
❖旋光物质的旋光方向： 左旋体(-)，使偏振光振动平面按反时针方向旋转。 右旋体(+)，使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 ❖旋光物质的旋光度α：
和溶液的浓度ρB 、样品管的长度l、温度t、光的波长λ
都有关系。
α= f (ρB , l , t ,λ)
CHFClBr：无对称面 旋转
❖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
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。
异构体的名称：
HO Cl
COOH
R R
H H
(2R,3R)-2-羟基-3-氯丁二酸
COOH
2 含有两个相同的手性碳的分子
❖两个相同的手性碳：是指两个手性碳上所连的四个基团 完全相同。 酒石酸的两个手性碳原子是相同的：
**
HOOC CH CH COOH OH OH
酒石酸也可以写出四个构型的Fischer投影式。
❖这刚好和从立体结构分析所得的结果一致，因此可以直 接由平面结构式分析考察环状化合物的对映异构。
顺-1,4-二甲基环己烷，有一个对称面，不是手性分子， 没有对映异构体存在；
反-1,4-二甲基环己烷，有一个对称中心，不是手性分子， 也没有对映异构体存在。
HH H3C CH3
H CH3 H3C H
1 丙二烯型化合物
没有旋光性。
❖内消旋体：虽有手性碳原子，但由于分子的内部作用而 失去旋光性的分子。
酒石酸构型异构体的总数为3 < 22，包括一个左旋体，一 个右旋体，和一个内消旋体。 左旋体和右旋体等量混合可组成外消旋体。
内消旋体在分子内部旋光性互相抵消。
内消旋体和左旋体或右旋体之间不呈镜像关系，属非 对映异构体。
1 构型的R、S命名方法
❖将与手性碳相连的四个基团按次序规则排列：a>b>c>d 排在最后的基团d指向离开观察者的方向。
a
a
d
C
b
c
R型
b
C
d
c
S型
3 由楔形透视式确定构型
❖乳酸手性碳上的四个基团：OH > COOH > CH3 > H。
S型
H
COOH
C OH CH3
COOH
C HO
R型
H
CH3
1 含有两个不同的手性碳的分子
❖当化合物分子中含有两个不同的手性碳时，应有22 = 4 种构型，若有n个不同的手性碳时，应有2n种构型。 ❖两个不同的手性碳：是指两个手性碳上所连的四个基团 不完全相同。 2-羟基-3-氯丁二酸有两个不同的手性碳原子，应有4种不 同的构型。
**
HOOC CH CH COOH
4 由Fischer投影式确定构型
（1）当最小基团处于竖键时，若其他原子或基团由大到 小按顺时针方向排列，则为R构型，反之，为S构型。 （2）当最小基团处于横键时，若其他原子或基团由大到 小按顺时针方向排列，则为S构型，反之，为R构型。
COOH
COOH
H OH
HO H
CH3
(R)-(-)-乳酸
CH3
❖六螺并苯：六个苯环不能容纳在同一个平面内。
由于分子发生了扭曲，没有对称面或对称中心，因此 存在对映异构体。
化学方法
❖原理：通过化学方法，把对映体变成非对映体，利用非 对映体的熔点、沸点、溶解度等的不同进行分离。
Cl OH
COOH
COOH
COOH
COOH
HO R H Cl R H
H S OH H S Cl
H S OH HO R H Cl R H H S Cl
COOH
COOH
COOH
COOH
1
2
3
4
两个手性碳原子所连的基团优先次序为：
C2：—OH > —CHClCOOH > —COOH > —H。
C3： —Cl > —COOH > —CH(OH)COOH > —H。
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 像对映关系的立体异构现象。 旋光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。 研究旋光异构的原因： 天然有机化合物大多有旋光现象。 旋光异构体的生物活性差异很大，如左旋维生素C可治 疗坏血病，而右旋的没有作用。 在反应机理研究中有重要的应用价值。
❖对映体的熔点、沸点、在非手性溶剂中的溶解度、和非 手性试剂的反应速度等都相同。
原因：对映体之间是镜像关系，分子中任何两个原子之 间的距离是相同的，因此溶解度、与手性试剂 或在手性催化剂作用下的反应速度等是不同的。
氯霉素的左旋体有疗效，它的对映体则无抗菌作用。 左旋香芹酮与右旋香芹酮的香气不同。 左旋尼古丁的毒性比右旋尼古丁大得多。
在水溶液中，温度为20℃，用钠光灯作光源，测得：
葡萄糖的比旋光度：