第四章第四章 对映异构对映异构n n 立体化学立体化学立体化学立体化学( ( ( (StereochemistryStereochemistry) ) ) ) 以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学P731 其表示方法有三种：其表示方法有三种：1、球棍式、球棍式2、立体透视式立体透视式3、Fischer平面投影式平面投影式四、四、四、四、手性碳手性碳手性碳手性碳的构型表示式的构型表示式的构型表示式的构型表示式与标记与标记 （重点）（重点） （一）构型表示（一）构型表示21 1、球棍式、球棍式CHOHCH2OHOH3CHCH3OHCOOH2 2 2 2、立体透视式、立体透视式、立体透视式、立体透视式其中：其中：C*及细实线表示在纸面上；及细实线表示在纸面上；虚线虚线表示在纸面表示在纸面后方后方；楔形楔形线表示在纸面线表示在纸面前方前方粗实线粗实线表示在纸面表示在纸面前方前方，虚线虚线表示在纸面表示在纸面后方后方 *4 其其交叉点交叉点为为C*， 四端连有四个不同的原子或基因四端连有四个不同的原子或基因。
一般：（一般：主碳链为竖线，编号小的基团主碳链为竖线，编号小的基团写在上端写在上端3 3、FischerFischer平面投影式（平面投影式（平面投影式（平面投影式（重点重点重点重点）规定：规定：横线横线连结的两原子（团）伸向纸面连结的两原子（团）伸向纸面前方前方，- - 横前横前竖线竖线连结的两原子（团）伸向纸面连结的两原子（团）伸向纸面后方后方 - 竖后竖后不能离开纸平面不能离开纸平面翻转翻转180；也不能在纸平面上；也不能在纸平面上旋转旋转90或或270与原构型与原构型相比将投影式在纸平面上将投影式在纸平面上旋转旋转180，仍为原构型，仍为原构型COOHCH3HOH5COOHHCH3OHCOOHCH3HOHCOOHCH3OHHCOOHCH3HHO6abcd任任两个两个基团基团的位置的位置互换互换奇数奇数次次互换互换偶数偶数次次得其对映体得其对映体得到它本身得到它本身对于每对于每对于每对于每1 1个个个个C*C*来说来说来说来说据此可判断两构型的关系据此可判断两构型的关系Fischer Fischer 投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系7HOHCH2OHCHOOHCHOCH2OHH例：判断下列两构型的关系例：判断下列两构型的关系 和和为同一构型为同一构型8abcd 选定某一平面，选定某一平面，其他两基团一前一后其他两基团一前一后三种三种表示式间表示式间的相互转化：的相互转化：（重点）（重点）（1 1）球棍式）球棍式 立体透视式立体透视式9adbc（2 2）立体透视式）立体透视式 Fischer Fischer 平面投影式平面投影式abcd10C2H5CH3OHH例例例例1 1：将下列表示式转化为：将下列表示式转化为：将下列表示式转化为：将下列表示式转化为Fischer式式*1)123,4123,411CH3CH3OHHHHC2H5CH3HOHCH3C2H5HHOC2H5CH3HOHCH3C2H5HOH*2)124312HHHHClC2H5HC2H5CH3Cl*3)13HCH3CH3HClCl例例例例2 2：完成下列转化：完成下列转化：完成下列转化：完成下列转化转化成转化成Fischer式。
式14HCH3CH3HClClCH3CH3HHClClHCH3CH3HClCl*转成重叠式转成重叠式15 以以甘油醛甘油醛构型作为标准，以确定其他旋光构型作为标准，以确定其他旋光化合物的构型化合物的构型 （二）（二）C*构型的标记法构型的标记法 D/L和和 R/S1、D/L法构型标记法构型标记适用于糖、氨基酸适用于糖、氨基酸*16甘油醛存在一对对映体：甘油醛存在一对对映体：CHOHOHCH2OHCH2OHHOHCHO人为指定：人为指定： - -OH在碳链在碳链右侧右侧的构型叫的构型叫D型型 ，- -OH在碳链在碳链左侧的构型叫左侧的构型叫L型D- -（+）- -甘油醛甘油醛 L- -（- -）- -甘油醛甘油醛17手性化合物的构型的确定：手性化合物的构型的确定： 在保持在保持C*构型不变的过程中，可由构型不变的过程中，可由D型甘型甘油醛油醛转化来的化合物的转化来的化合物的构型即为构型即为D型型，可由可由L型型甘油醛甘油醛转化来的化合物的转化来的化合物的构型即为构型即为L型型18例如：例如： 注注 构型相同的化合物，其旋光方向不一定相同构型相同的化合物，其旋光方向不一定相同 即：即：构型与旋光方向无必然联系。
构型与旋光方向无必然联系D- -（+ +）- -甘油醛甘油醛 D- -（- -）- -甘油酸甘油酸 D- -（+ +）- -异丝氨酸异丝氨酸 OHOHCHOH HCHCH2 2OHOH HgO HgOOHOHH HCHCH2 2OHOHCOOH HNO2OHOHCH2NH2H HCOOHCOOH192 2、R/SR/S构型标记法（构型标记法（构型标记法（构型标记法（广泛使用的方法广泛使用的方法广泛使用的方法广泛使用的方法） 次序规则：次序规则： P43 原子序数原子序数大的原子优先；对于同位素，大的原子优先；对于同位素， 质量数大的优先；孤对电子最不优先质量数大的优先；孤对电子最不优先 IBrClSFONCDH : （符号（符号“”表示表示“优先于优先于”）20 原子团原子团中中第一第一个原子序数大的优先：个原子序数大的优先： -OH-NH2-CH3 如果基团如果基团第一个原子相同第一个原子相同，则比较与，则比较与 之相连的之相连的第二个第二个原子，以次类推，直原子，以次类推，直 到比较出何者优先例：到比较出何者优先例： -OCH3 -OH 21-C -CCllllllHHHH HHHH例例1 1：-C（H、H、C）-C（H、H、H）-C（H、H、F）-C（C、C、C）例例2 2： -CH2F-C(CH3)322-C(CH3)3 -CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH3 -CH2CH2CH3 -CH2CH3 -CH3 -H 常见常见烷基烷基的的“优先次序优先次序”：思考：思考：-CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH323-CH=CH2 相当于相当于COOH 相当于相当于l-CClll(C)HHH(C)-C llOOH(O) 不饱和基团，可把重键分成单键，每个键合不饱和基团，可把重键分成单键，每个键合 原子重复一次或多次。
原子重复一次或多次24 下列基团的优先次序为：下列基团的优先次序为： -COOH -CHO-CH2OH-CCH -CH=CH2-CH3 25命名：命名： 根据根据次序规则次序规则将将C*上连的原子或基团上连的原子或基团按按优先优先性性排列排列成序假定是成序假定是abcd，则，则d是最不优先是最不优先的原子或基团的原子或基团 将最不优先的将最不优先的 d置于置于远离远离观察者的位置，再观察者的位置，再从从a开始沿开始沿a b c的顺序画圈，的顺序画圈， 若是若是顺时针顺时针方向，称方向，称 C* 构型为构型为 R 型；型； 若是若是逆时针逆时针方向，则方向，则 C* 构型为构型为 S 型2627(R)-2-(R)-2-羟基丙酸羟基丙酸(S)-2-(S)-2-羟基丙酸羟基丙酸(S)-(S)-2-2-甲基甲基-3-3-氯氯- -戊烷戊烷(R)-2-(R)-2-甲基甲基-3-3-氯氯- -戊烷戊烷记住：横前，竖后！记住：横前，竖后！28从从从从FischerFischer投影式来确定构型：投影式来确定构型：投影式来确定构型：投影式来确定构型：小上下，顺小上下，顺R反反S；小左右，顺小左右，顺S反反R。
小上下小上下小左右小左右平面观察！平面观察！29乳酸乳酸存在一对存在一对 对映体对映体(+)乳酸乳酸15D = +3.82 肌肉肌肉(-)乳酸乳酸15D = - -3.82 发酵发酵 五、含一个五、含一个C*的开链化合物的对映异构的开链化合物的对映异构CH3-CH-COOHlOH 含含1个个C*的化合物，一定是手性分子的化合物，一定是手性分子, 具有旋具有旋光性，存在一对对映体光性，存在一对对映体30( ( ( (一一一一) ) ) ) 对映异构体对映异构体对映异构体对映异构体 构造相同构造相同, ,构型不同构型不同 , ,互为镜像但不能重迭互为镜像但不能重迭的异构体的异构体特点特点: : tD 大小大小相同相同, , 方向相反方向相反 在非手性环境中在非手性环境中，对映体的性质没有区别；，对映体的性质没有区别；而在手性环境中而在手性环境中，对映体的性质不同对映体的性质不同 如：旋光性、与手性试剂反应或在手性催化剂催化如：旋光性、与手性试剂反应或在手性催化剂催化下的反应速率等都不相同下的反应速率等都不相同生理活性有差别！生理活性有差别！31特点特点: : 无旋光性无旋光性; ;有固定的物理常数，外消旋体的物理有固定的物理常数，外消旋体的物理 性质与对映体不同，但是化学性质基本相同。
性质与对映体不同，但是化学性质基本相同例例: :( () )乳酸乳酸 15D= +3.82 mp=53( () )乳酸乳酸 15D= -3.82 mp=53 ( () )乳酸乳酸 15D= 0 mp=18( ( ( (二二二二) ) ) )外消旋体外消旋体外消旋体外消旋体 等量等量的右旋体和左旋体的的右旋体和左旋体的混合物混合物一般用符一般用符号号( )或或dl表示 32（一）含两个（一）含两个不相同不相同的的C*六、含两个六、含两个C*的开链化合物的旋光异构的开链化合物的旋光异构例：例：氯代苹果酸氯代苹果酸HOOC-CHOH-CHCl-COOH* 有有2个个C*，对应于每一个，对应于每一个C*，都存在两种构型，都存在两种构型R和和S 所以，共有所以，共有4种情况33HHCOOHCOOHHOClHHCOOHCOOHOHClHHCOOHCOOHOHClHHCOOHCOOHHOCl(2R,3R)(2S,3S)(2S,3R)(2R,3S)（）（）（）（）341 1非对映体非对映体非对映体非对映体 分子分子构造相同构造相同，构型不同构型不同，相互不是镜相互不是镜像像的立体异构体的立体异构体特点：旋光度不同；物理、化学性质也不相同。
特点：旋光度不同；物理、化学性质也不相同2光学异构体的数目光学异构体的数目光学异构体的数目光学异构体的数目 即即 2n /2 对对对映体光学异构体的数目光学异构体的数目 = 2n个（个（ n为不相同为不相同C*的数目的数目 ）35若若两相同基团两相同基团位于主碳链位于主碳链同侧同侧赤式赤式两侧两侧苏式苏式HHCH3BrClCH3赤式赤式例例例例: : : :3 3赤式和苏式（了解）赤式和苏式（了解）对于化合物对于化合物R-CabCac-R*的的Fischer式式HClCH3BrHCH3苏式苏式36（二）含两个相同的（二）含两个相同的C*HHCOOHOHHOCOOH(2R，3R)(2S，3S)HHCOOHHOOHCOOH例例: :HOOC-CHOH-CHOH-COOH*（）（）互为对映体互为对映体酒石酸（酒石酸（2，3-二羟基丁二酸）二羟基丁二酸）37HHCOOHOHOHCOOHHOHOCOOHHHCOOH(2R，3S)(2S，3R) （）和（）和（）看似对映体，然而实际上代表的是）看似对映体，然而实际上代表的是同一构型（同一构型（二者可以重合二者可以重合） （）（）381内消旋体（内消旋体（meso-） 由于分子内含有相同的由于分子内含有相同的C*，使分子的旋，使分子的旋光性互相抵消，而不具旋光性的化合物。
光性互相抵消，而不具旋光性的化合物与外消旋体有本质不同）（与外消旋体有本质不同）结论：结论： 含有含有C*的。