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1、第五章 旋光异构Optical isomerism,构造异构,碳链异构 官能团异构 位置异构 互变异构,立体异构,构象异构 顺反异构（几何异构） 旋光异构（光学异构）,构型,同分异构,普通光和偏振光,1.偏振光,5-1 旋光异构现象一、偏振光和旋光活性,旋光仪示意图,2.旋光活性 3.旋光度 4.旋光仪,5.比旋光度,例， 肌肉运动产生的乳酸 =3.8 ()或d-，右旋 糖发酵产生的乳酸 =3.8 ()或l-，左旋 牛奶发酵产生的乳酸 =0 ()或dl-,二、分子的手征性和旋光活性 1.手征性（手性或不对称性） 手征性 手的特性：实物和镜像不能重叠的特性。 例：人的左、右手分别与自己的镜像不能
2、重叠，且二者具有互为实物和镜像不能重叠的关系。,2. 手征性分子 手征性分子 与自己的镜像不能重叠的分子。,旋光活性,充要条件,手征性分子,3.手征性碳原子（不对称碳原子） sp3杂化的碳原子所连的 4 个基团不相同手征性碳原子：C* 。例如：,4.对映体 如果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。,肌肉运动产生的乳酸：=3.8，右旋体 糖发酵产生的乳酸 ： =3.8，左旋体, 一对对映体,对映体,旋光异构体,例2,含C*的分子,手性分子,决定分子手征性的因素？,有对称面或对称中心 分子
3、无手性 基团在空间只有一种排列无旋光异构现象,5-2 含手性碳原子的链状化合物的 旋光异构现象 一、含一个手性碳原子的化合物,二、旋光异构体构型的表示方法和命名 1.表示方法,透视式,Fescher投影式,D(+)-甘油醛 L(-)-甘油醛,OH,HO,2.命名 (1)相对构型 D/L命名法,(2)绝对构型 R/S命名法 系统命名法用以“基团次序”规则为基础的R/S命名法命名绝对构型。 R：Retus （拉丁文，右） S：Sinister（拉丁文，左）,D(-)-乳酸 L(+)-乳酸 R- S-,(+) (-),D- 、L-,R- 、S-,之间没有任何必然的联系。,Fischer投影式在纸平面
4、上转动90或90的奇数倍，所得构型相反。例：,Fischer投影式在纸平面上转动90的偶数倍，所得构型不变。,将Fischer投影式的 C*任意两个原子或基团对调， C*构型改变。,将Fischer投影式的 C*任意 3 个原子或基团按一定方向依次调换位置， C*构型不变。,三、含两个不同手性碳原子的化合物,2-氯-3-碘丁烷,2,3-二羟基丁烷,22 =4两对对映体两对对映体之间，彼此两两互为非对映体。,(2S,3R) (2R,3S),(2S,3S) (2R,3R),分子式、结构式相同，含n个不相同手性碳原子旋光异构体总数 =2n 四、含两个相同手性碳原子的化合物,分子式、结构式相同，含两个
5、相同手性碳原子旋光异构体总数=3一对对映体和一个内消旋体一对对映体和内消旋体之间，彼此两两互为非对映体。,酒石酸,(2R,3R) (2S,3S) 一对对映体,(2S,3R) 内消旋体（meso-）,五、含假手性碳原子的分子,单从构造式看，C是非手性碳原子。分子中含两个相同C*，有3个旋光异构体。其中一对对映体，一个内消旋体。但其旋光异构体的总数=4，有一对对映体，两个内消旋体。,(2R,4R),(2S,4S),(2R,3r,4S) (2R,3s,4S),C-3称为假手性碳原子。 如果C-3所连的两个C*构造和构型完全相同，分子有手性，实物和镜象不能重叠，在空间有两种排列，得到一对对映体；若这两
6、个C*构造相同、构型相反，在空间也有两种排列，但由于分子内部有对称面，所以得到两个不同的内消旋体。,5-3 碳环化合物的旋光异构现象 例1 2-甲基环丙基甲酸 4种构型,顺-,反-,例2 2,2-二甲基环丙基甲酸 2种构型,例3 1,2-二甲基环丙烷 3种构型,顺-,反-,分子式为C5H10的环丙烷异构体的数目？,例4 3-甲基环丁基甲酸 2种构型,顺-,反-,4,用透视式、平面式或构象式判断环烷烃衍生物有无手性，其结果相同。,5-4 旋光异构体的性质 一、对映体的性质 对分子式相同、结构式相同，互为实物和镜像不能重叠的一对对映体来说，二者都是手性分子，但在非手性条件下二者的理化性质完全相同，
7、没有手征性，只有在手性条件下其手征性才能表现出来。,一对对映体就好比是两个螺纹相反的螺丝钉，木制品对它们来说，就是非手性条件，这两个螺丝钉都能旋进去，性质相同，没有手征性；而螺丝帽则为手性条件，只有与螺丝帽螺纹方向一致的螺丝钉才能旋进去，二者性质不同，具有手征性。 非手性条件：加热、溶剂、非手性试剂和催化剂等 一对对映体的 m.p、 b.p、 S以及一般实验条件下的化学性质相同。,手性条件：平面偏振光（左旋偏振光和右旋偏振光的叠加）、酶等 一对对映体旋光活性不同（比旋光度大小相等、方向相反）；对生物体内的一系列酶催化反应，二者的生理作用差别很大，例如：青霉素在含有外消旋酒石酸的培养液中生长，右
8、旋酒石酸被消耗掉，溶液逐渐由无旋光活性变成左旋，又如：将外消旋的苹果酸溶液经皮下注射在兔子身上，被吸收的是左旋体，右旋体则从尿中排泄出来。,二、外消旋体的性质 在气态和稀溶液中，外消旋体通常是理想的或近似理想的混合物。除去对偏振光所呈现的性质不同之外，外消旋体和纯对映体一般具有相同的物理性质。例如，b.p、n、d等。,本章小结,旋光异构现象,分子中没有对称面和对称中心手征性分子产生立体异构现象异构体能使偏振光的振动平面发生旋转旋光异构现象,手征性和 旋光异构,手征性分子,旋光活性,含C*的分子,手征性分子,对映体 外消旋体 非对映体 内消旋体,旋光异构体,各 论,含一个C*的化合物 含两个不相同C*的化合物 含两个相同C*的化合物 含假手性碳原子的分子 碳环化合物,旋光异构体的 表示方法和命名,表示方法 透视式和投影式 命名（标记） 相对构型D/L命名法 绝对构型R/S命名法,旋光异构体的 性质,对映异构体 手性条件下性质不同，非手性条件下性质相同。 外消旋体 外消旋混合物；外消旋化合物；外消旋固体溶液 非对映异构体 物理性质不同，化学性质基本相同，但在同一反应中，反应速率不同。,6,
