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1、第六章第六章旋光异构旋光异构 广东海洋大学应用化学系广东海洋大学应用化学系有机化学有机化学OrganicChemistry教材教材: :有机化学有机化学( (第二版）第二版） 赵建庄赵建庄 张金桐主编张金桐主编 高等教育出版社高等教育出版社1章节内容同分异构现象同分异构现象构造异构构造异构constitutional立体异构立体异构Stereo-碳链异构碳链异构(如如: :丁烷丁烷/ /异丁烷异丁烷)官能团异构官能团异构(如如: :醚醚/ /醇醇)位置异构位置异构(如如: :辛醇辛醇/ /仲辛醇仲辛醇)构型异构构型异构configurational构象异构构象异构conformational顺
2、反顺反,Z、E异构异构对映非对映异构对映非对映异构同分异构同分异构isomerism2章节内容立体异构：化合物中的原子或原子团立体异构：化合物中的原子或原子团相互连接的次序相同相互连接的次序相同，但在但在空间的排列方式不同空间的排列方式不同而产生的的异构现象。而产生的的异构现象。 对映异构为对映异构为旋光异构旋光异构的一种：有相同的分子式和结构式，但的一种：有相同的分子式和结构式，但是是旋光性能不同旋光性能不同。 3章节内容1天然有机化合物大多有旋光现象。天然有机化合物大多有旋光现象。2物质的旋光性与药物的疗效有关（如左旋维生素物质的旋光性与药物的疗效有关（如左旋维生素C可可治抗坏血病，而右旋
3、的不行）。治抗坏血病，而右旋的不行）。 3用于研究有机反应机理。用于研究有机反应机理。 4章节内容6.1 6.1 物质的旋光性物质的旋光性一、平面偏振光和物质的旋光性一、平面偏振光和物质的旋光性1 1平面偏振光平面偏振光 光波振动方向与光束前进方向关系示意图光波振动方向与光束前进方向关系示意图普通光普通光5章节内容平面偏振光：平面偏振光：通过通过Nicol棱镜，仅在棱镜，仅在一个平面上振动的光。一个平面上振动的光。6章节内容2 2物质的旋光性物质的旋光性旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力。旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力。旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度。用旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度。用
4、表示。表示。旋光方向：右旋旋光方向：右旋（+）或或d-;左旋（）或左旋（）或l表示表示7章节内容对对映映体体的的一一般般物物理理性性质质(熔熔点点,沸沸点点,相相对对密密度度.,以以及光谱及光谱)都相同都相同,只有对偏振光的作用不同只有对偏振光的作用不同.偏正光的形成偏正光的形成偏正光的旋转偏正光的旋转8章节内容旋光性旋光性-能旋转偏正光的振动方向的性质叫旋光性能旋转偏正光的振动方向的性质叫旋光性旋光性物质旋光性物质(或叫或叫光活性物质光活性物质)-具有旋光性的物质具有旋光性的物质.右旋物质右旋物质-能使偏正光的振动方向向右旋的物质能使偏正光的振动方向向右旋的物质.通常用通常用“d”或或“+”
5、表示右旋表示右旋.左旋物质左旋物质-能使偏正光的振动方向向左旋的物质能使偏正光的振动方向向左旋的物质.通常用通常用“”或或“-”表示左旋表示左旋.旋光度旋光度-偏正光振动方向的旋转角度偏正光振动方向的旋转角度.用用“ ”表表示示.对对映映体体是是一一对对相相互互对对映映的的手手性性分分子子,它它们们都都有有旋旋光光性性,两者的旋光方向相反两者的旋光方向相反,但旋光能力是相同的但旋光能力是相同的.旋光性的表示方法旋光性的表示方法:在有机化学中在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性凡是手性分子都具有旋光性(有些手有些手性分子旋光度很小性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性而非手性分子则没有旋
6、光性.9章节内容二、旋光仪与比旋光度二、旋光仪与比旋光度旋光度的大小决定于该物质的分子结构，但也与测定时的条件有关。旋光度的大小决定于该物质的分子结构，但也与测定时的条件有关。 10章节内容旋光仪旋光仪(polarimeter)11章节内容由由旋旋光光仪仪测测得得的的旋旋光光度度,甚甚至至旋旋光光方方向向,不不仅仅与与物物质质的的结结构构有有关关,而而且且与与测测定定的的条条件件(样样品品浓浓度度,盛盛放放样样品品管的长度管的长度,偏正光的波长及测定温度等偏正光的波长及测定温度等)有关有关.比旋光度比旋光度(1)比比旋旋光光度度-通通常常把把溶溶液液的的浓浓度度规规定定为为1g/mL,盛盛液液
7、管管的的长长度度规规定定为为1dm,并并把把这这种种条条件件下下测测得得的的旋旋光光度度叫叫比比旋光度旋光度.一般用一般用 表示表示.比比旋旋光光度度只只决决定定于于物物质质的的结结构构.各各种种化化合合物物的的比比旋旋光光度是它们各自特有的物理常数度是它们各自特有的物理常数.12章节内容用用任任一一浓浓度度的的溶溶液液,在在任任一一长长度度的的盛盛液液管管中中进进行行测测定定,然然后后将将实实际际测测得得的的旋旋光光度度 ,按按下下式式换换算算成成比比旋旋光度光度 :式中式中:C-溶液浓度溶液浓度(g/mL);-管长管长(dm)若被测得物质是纯液体若被测得物质是纯液体,则按下式换算则按下式换
8、算:式中式中:-液体的密度液体的密度(g/cm3).比旋光度的测定与换算比旋光度的测定与换算13章节内容通常将测定时的温度和偏正光的波长标出通常将测定时的温度和偏正光的波长标出:溶剂对比旋光度也有影响溶剂对比旋光度也有影响,所以也要注明溶剂所以也要注明溶剂.例例:在在20时时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为右旋比旋光度为右旋52.5,记为记为:“D”代代表表钠钠光光波波长长.因因钠钠光光波波长长589nm相相当当于于太太阳光谱中的阳光谱中的D线线.比旋光度的表示方法比旋光度的表示方法14章节内容比旋光度是旋光物质的一个物理常数比旋光度是旋光物质的一个
9、物理常数 ，与熔点，沸点，密度等一样。，与熔点，沸点，密度等一样。应应用用：计算物质的比旋光度计算物质的比旋光度 ；测定物质的浓度或鉴定物质的纯度测定物质的浓度或鉴定物质的纯度 15章节内容6 6. .2 2 旋光性与分子结构的关系旋光性与分子结构的关系乳酸是第一个被发现具有旋光性的物质。乳酸是第一个被发现具有旋光性的物质。化合物的旋光性是由分子内部结构决定的。化合物的旋光性是由分子内部结构决定的。 分子的对称性与否决定了分子的旋光性分子的对称性与否决定了分子的旋光性 。16章节内容一、手性 对称物质、分子：对称物质、分子：不对称物质：不对称物质： 人的左右手不能重叠，但是好象实物和镜象的关系
10、。人的左右手不能重叠，但是好象实物和镜象的关系。17章节内容手性和对映体手性和对映体生活中的对映体生活中的对映体(1)-镜象镜象沙漠胡杨沙漠胡杨18章节内容生活中的生活中的对映体对映体(2)-镜象镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象左右手互为镜象19章节内容在立体化学中在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫不能与镜象叠合的分子叫手性分子手性分子,而能叠合的叫非手性分子而能叠合的叫非手性分子.镜象与手性的概念镜象与手性的概念一个物体若与自身镜象不能叠合一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有叫具有手性手性.左手和右手不能叠合左手和右手不能叠合左右手互为镜象左右手互为镜象20章节内容饱和碳原子具有四面体
11、结构饱和碳原子具有四面体结构.(sp3杂化杂化)例例:乳酸乳酸(2-羟基丙酸羟基丙酸CH3-CHOH-COOH)的立体结构：的立体结构：乳酸的分子模型图乳酸的分子模型图两个乳酸模型不能叠合两个乳酸模型不能叠合乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们不它们不能相互叠合能相互叠合,但却互为但却互为镜象镜象.21章节内容乳酸分子模型乳酸分子模型: : 当分子或化合物具有手性时，则称其为手性分子。当分子或化合物具有手性时，则称其为手性分子。手性分子在结构上缺乏对称性，故具有旋光性。手性分子在结构上缺乏对称性，故具有旋光性。 22章节内容某些实物与其镜象相像，但不能
12、完全重叠时，这种性质某些实物与其镜象相像，但不能完全重叠时，这种性质称为手性。称为手性。乳酸分子的两种构型乳酸分子的两种构型 苹果酸分子的两种构型苹果酸分子的两种构型23章节内容考察分子的对称性考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种要考察的对称因素有以下四种设设想想分分子子中中有有一一条条直直线线,当当分分子子以以此此直直线线为为轴轴旋旋转转360/n后后,(n=正正整整数数),得得到到的的分分子子与与原原来来的的分分子子相同相同,这条直线就是这条直线就是n重对称轴重对称轴.有有2重对称轴的分子重对称轴的分子(2-丁烯丁烯)二、分子的对称性与手性的关系二、分子的对称性与手性的关系(1)对
13、称轴对称轴(旋转轴旋转轴)24章节内容设设想想分分子子中中有有一一平平面面,它它可可以以把把分分子子分分成成互互为为镜象的两半镜象的两半,这个平面就是对称面这个平面就是对称面.如如:有对称面的分子有对称面的分子(氯乙烷氯乙烷)(2)对称面对称面(镜面镜面)25章节内容 对称面对称面具有对称面的分子是对称分子，无手性。具有对称面的分子是对称分子，无手性。 26章节内容设设想想分分子子中中有有一一个个点点,从从分分子子中中任任何何一一个个原原子子出出发发,向向这这个个点点作作一一直直线线,再再从从这这个个点点将将直直线线延延长长出出去去,则则在在与与该该点点前前一一线线段段等等距距离离处处,可可以
14、以遇遇到到一一个个同同样样的的原原子子,这这个个点点就是对称中心就是对称中心.有对称中心的分子有对称中心的分子(3)对称中心对称中心27章节内容设设想想分分子子中中有有一一条条直直线线,当当分分子子以以此此直直线线为为轴轴旋旋转转360/n后后,再再用用一一个个与与此此直直线线垂垂直直的的平平面面进进行行反反映映(即即作作出出镜镜象象),如如果果得得到到的的镜镜象象与与原原来来的的分分子子完完全全相同相同,这条直线就是交替对称轴这条直线就是交替对称轴.()旋转旋转90后得后得(),()作镜象得作镜象得(),()等于等于()有有4重交替对称轴的分子重交替对称轴的分子(4)交替对称轴交替对称轴(旋
15、转反映轴旋转反映轴)428章节内容A:非非手手性性分分子子凡凡具具有有对对称称面面、对对称称中中心心或或交交替对称轴的分子替对称轴的分子.B:手手性性分分子子既既没没有有对对称称面面,又又没没有有对对称称中中心心,也也没没有有4重重交交替替对对称称轴轴的的分分子子,都都不不能能与与其其镜镜象象叠叠合合,都都是手性分子是手性分子.C:对对称称轴轴的的有有无无对对分分子子是是否否具具有有手手性性没没有有决决定定作作用用.在在有有机机化化学学中中,绝绝大大多多数数非非手手性性分分子子都都具具有有对对称称面面或或对称中心对称中心,或者同时还具有或者同时还具有4重对称轴重对称轴.没没有有对对称称面面或或
16、对对称称中中心心,只只有有4重重交交替替对对称称轴轴的的非非手手性性分子是个别的分子是个别的.对称性与手性的关系对称性与手性的关系:手性分子的一般判断手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面只要一个分子既没有对称面,又又没有对称中心没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子就可以初步判断它是手性分子.29章节内容凡凡是是手手性性分分子子,必必有有互互为为镜镜象象的的构构型型.分分子子的的手手性性是是存存在对映体的必要和充分条件在对映体的必要和充分条件.互为镜象的两种构型的异构体叫做互为镜象的两种构型的异构体叫做对映体对映体.一一对对对对映映体体的的构构造造相相同同,只只是是立立体体结结构构不
17、不同同,这这种种立立体体异异构构就就叫叫对对映映异异构构.如如乳乳酸酸是是手手性性分分子子,故故有有对对映映体存在体存在:乳酸的对映体乳酸的对映体对映异构体对映异构体30章节内容手手性性碳碳原原子子的的概概念念在在有有机机化化合合物物中中，手手性性分分子子大大都含有与都含有与四个互不相同四个互不相同的基团相连的碳原子。的基团相连的碳原子。这这种种碳碳原原子子没没有有任任何何对对称称因因素素,故故叫叫不不对对称称碳碳原原子子,或或叫叫手性碳原子手性碳原子,在结构式中通常用在结构式中通常用*标出手性碳原子。标出手性碳原子。一个手性碳原子可以有两种构型。一个手性碳原子可以有两种构型。具有手性的物质和
18、分子中有无手性碳原子具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关无关.含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；6.3含有一个手性碳原子的化合物的对映异构含有一个手性碳原子的化合物的对映异构31章节内容例：乳酸例：乳酸CH3CHOHCOOH*右旋乳酸右旋乳酸-熔点熔点=53左旋乳酸左旋乳酸-熔点熔点=53外消旋体不仅没有旋光性，且其他物理性质也往往与单外消旋体不仅没有旋光性，且其他物理性质也往往与单纯的旋光体不同。例如：外消旋体乳酸熔点为纯的旋光体不同。例如：外消旋体乳酸熔点为18.外消旋体外消旋体由等量的对映体相混合而成的混合物由等量的对映体相混合而成的混合
19、物.乳酸乳酸32章节内容一对对映体中：一对对映体中：使平面偏振光向左旋的为使平面偏振光向左旋的为左旋体左旋体，用，用“（）”或或“l”表示。表示。使平面偏振光向右旋的为使平面偏振光向右旋的为右旋体右旋体，用，用“（+）”或或“d”表示。表示。外消旋体外消旋体：等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。外消旋体用外消旋体用()或或(dl)表示。表示。外消旋体外消旋体是混合物，可分离是混合物，可分离成左旋体与右旋体。成左旋体与右旋体。33章节内容对映体之间的异同点对映体之间的异同点 ：（1）、物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，）、物理性质和化学
20、性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反仅旋光方向相反。 （2 2）、在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如）、在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。反应速度有差异，生理作用的不同等。外消旋体与对映体的比较：外消旋体与对映体的比较： 旋光性旋光性 物理性质物理性质 化学性质化学性质 外消旋体（混合物）外消旋体（混合物） 不旋光不旋光 mp 18mp 18 基本相同基本相同 对映体（纯净物）对映体（纯净物） 旋光旋光 mp 53mp 53 基本相同基本相同34章节内容乳酸的分子模型和投影式乳酸的分子模型和投影式菲舍尔投影式菲舍尔
21、投影式:两个竖立的键两个竖立的键向纸面背后伸去的键向纸面背后伸去的键;两个横在两边的键两个横在两边的键向纸面前方伸出的键向纸面前方伸出的键.6.4构型的表示法，构型的确定和构型的标记构型的表示法，构型的确定和构型的标记6.4.1构型的表示法构型的表示法（1）菲舍尔投影式）菲舍尔投影式在纸面上旋转在纸面上旋转180不变；旋转不变；旋转90或或270或翻身或翻身镜象镜象35章节内容1.不能离开纸面翻转。翻转不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。，变成其对映体。2.在纸面上转动在纸面上转动90。,270。，变成其对映体。，变成其对映体。3.在纸面上转动在纸面上转动180。构型不变。构型不变。
22、4.保持保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或个基团固定，而把其它三个基团顺时针或逆时针地调换位置，构型不变。逆时针地调换位置，构型不变。5.任意两个基团调换偶数次，构型不变。任意两个基团调换偶数次，构型不变。6.任意两个基团调换奇数次，构型改变。任意两个基团调换奇数次，构型改变。总结总结:Fischer投影式的转换规则投影式的转换规则36章节内容（2）楔）楔形式和形式和透视式透视式：对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔（歇尔（Fischer）投影式表示，）投影式表示，37章节内容将将手手性性碳碳原原子子表表示示在在纸纸面面上上，
23、用用实实线线表表示示在在纸纸面面上上的的键键，虚虚线线表表示示伸伸向向纸纸后后方方的的键键，用用锲锲形形实实线线表表示伸向纸前方的键。示伸向纸前方的键。38章节内容6.4.2构型的确定构型的确定菲舍尔投影式、菲舍尔投影式、透视透视式看不出左、右旋；旋光仪式看不出左、右旋；旋光仪可测，但不能判断构型。可测，但不能判断构型。甘油醛甘油醛现现指指定定（）为为右右旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型，（）则则为为左左旋旋甘油醛的构型。甘油醛的构型。以以甘甘油油醛醛这这种种人人为为的的构构型型为为标标准准，再再确确定定其其他他化化合合物的物的相对构型相对构型关联比较法关联比较法。利利用用反反应应过过程程中中与与
24、手手性性碳碳原原子子直直接接相相连连的的键键不不发发生生断裂断裂，以保证手性碳原子在构型不发生变化。，以保证手性碳原子在构型不发生变化。39章节内容右旋甘油醛右旋甘油醛左旋乳酸左旋乳酸指定右旋的甘油指定右旋的甘油醛为此构型。醛为此构型。得出此相对构型的乳酸为左旋（测）得出此相对构型的乳酸为左旋（测）D-D-例：例：40章节内容两种甘油醛的绝对构型两种甘油醛的绝对构型：右旋酒石酸铷钠的绝对构型：右旋酒石酸铷钠的绝对构型：（1）关联比较法得出此构型，测得结果为右旋。）关联比较法得出此构型，测得结果为右旋。（2）X光光衍衍射射直直接接确确定定右右旋旋酒酒石石酸酸铷铷钠钠与与此此推推出出的的构构型一致
25、。型一致。（3）所所以以人人为为指指定定的的甘甘油油醛醛的的构构型型也也是是其其绝绝对对构构型型。以此为标准确定的其它相对构型也是绝对构型。以此为标准确定的其它相对构型也是绝对构型。注意注意：从构型上不能判定物质是否是左右旋；本节从构型上不能判定物质是否是左右旋；本节内容只表明左右旋某物质是什么形式的构型（分子中内容只表明左右旋某物质是什么形式的构型（分子中各原子或基团在空间的排列方式）。各原子或基团在空间的排列方式）。41章节内容构构造造相相同同，构构型型不不同同的的异异构构体体在在命命名名时时，有有必必要要对对它它们的构型给以一定的标记。们的构型给以一定的标记。如乳酸：如乳酸：CH3CHO
26、HCOOH有两种构型。有两种构型。构型的标记方法有两种：构型的标记方法有两种：（以甘油醛为对照标准）：（以甘油醛为对照标准）：右右旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型定定为为D型型，左左旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型定定为为L型型。凡凡通通过过实实验验证证明明其其构构型型与与D-相相同同的的化化合合物物，都都叫叫D型型，在在命命名名时时标标以以“D”。而而构构型型与与L-甘甘油油醛醛相相同同的，都叫的，都叫L型，在命名时标以型，在命名时标以“L”。例：左旋乳酸：例：左旋乳酸：D-(-)-乳酸乳酸;右旋乳酸右旋乳酸:L-(+)-乳酸乳酸6.4.3构型的标记构型的标记（1）DL标记标记法法D、L只表示构型，
27、而不表示旋光方向。只表示构型，而不表示旋光方向。旋光方向以旋光方向以“+”(右旋右旋)、“-”(左旋左旋)表示。表示。42章节内容D-L标标记记法法只只表表示示出出分分子子中中只只有有一一个个手手性性碳碳原原子子的的构构型型，对对含含有有多多个个手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物，这这种种标标记记不不合适，有时甚至会产生名称上的混乱。合适，有时甚至会产生名称上的混乱。R-S标标记记法法是是根根据据手手性性碳碳原原子子所所连连接接的的四四个个基基团团在在空间的排列来标记的：空间的排列来标记的：(1)先先把把手手性性碳碳原原子子所所连连接接的的四四个个基基团团设设为为：a,b,c,d。并将它们按
28、并将它们按次序规则次序规则排队。排队。(2)若若a,b,c,d四四个个基基团团的的顺顺序序是是a在在先先，b其其次次，c再再次次，d最后。将该手性碳原子在空间作如下安排：最后。将该手性碳原子在空间作如下安排：(2)R-S标记法标记法 把把排排在在最最后后的的基基团团d放放在在离离观观察察者者最最远远的的位位置置，然然后后按先后次序观察其他三个基团。按先后次序观察其他三个基团。几即从最先的几即从最先的a开始，经过开始，经过b，再到再到c轮转看。轮转看。若若轮轮转转方方向向是是顺顺时时针针的的，则则该该手手性性碳碳原原子子的的构构型型标标记记为为“R”-（“右右”的意思）；反之，标记为的意思）；反
29、之，标记为“S”43章节内容例如：例如：R-S标记法标记法RS顺时针顺时针反时针反时针基团次序为：基团次序为：abcd44章节内容（1）先先将将次次序序排排在在最最后后的的基基团团d放放在在一一个个竖竖立立的的（即即指向后方的）键上。然后依次轮看指向后方的）键上。然后依次轮看a、b、c。（2）如如果果是是顺顺时时针针方方向向轮轮转转的的，则则该该投投影影式式代代表表的的构型为构型为R型；如果是逆时针方向轮转的，则为型；如果是逆时针方向轮转的，则为S型。型。c菲舍尔投影式中菲舍尔投影式中R-S标记法：标记法：基团次序为：基团次序为：abcd最小的基团最小的基团d放在竖键上放在竖键上.顺时针顺时针
30、逆时针逆时针(一一)若标记分子的菲舍尔投影式中的若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在是在竖竖键键上上45章节内容顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型为顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型为S型；型；如果是逆时针方向轮转的，则为如果是逆时针方向轮转的，则为R型。型。基团次序为：基团次序为：abcd(二二)若标记分子的菲舍尔投影式中的若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在是在横键横键上上最小的基团最小的基团d放在放在竖键竖键上上.最小的基团最小的基团d放在放在横键横键上上.顺时针顺时针逆时针逆时针46章节内容例如：乳酸例如：乳酸CH3CHCOOH手性碳原子的四个基团排队：手性碳原子的四个基团排队：O
31、HOHCOOHCH3H.因此乳酸的两种构型可分别因此乳酸的两种构型可分别如下识别和标记：如下识别和标记： (右旋右旋):S-(+)-乳酸乳酸(左旋左旋):R-(-)-乳酸乳酸47章节内容分子中有多个手性碳原子的化合物分子中有多个手性碳原子的化合物,命名时可用命名时可用R-S标标记法将每个手性碳原子的构型一一标出。例如：记法将每个手性碳原子的构型一一标出。例如：C-2所连接的四个基团的次序所连接的四个基团的次序:OHCHOHCH2CH3CH3HC-3所连接的四个基团的次序所连接的四个基团的次序:OHCHOHCH3CH2CH3HRS48章节内容(2S,3R)-2,3-戊二醇戊二醇命名：命名：将手性
32、碳原子的位次连同构型写在括号里：将手性碳原子的位次连同构型写在括号里：49章节内容注注意意:R和和S是是手手性性碳碳原原子子的的构构型型根根据据所所连连基基团团的的排排列列顺序所作的标记顺序所作的标记.在在一一个个化化学学反反应应中中,如如果果手手性性碳碳原原子子构构型型保保持持不不变变,产产物物的的构构型型与与反反应应物物的的相相同同,但但它它的的R或或S标标记记却却不不一一定定与反应物的相同与反应物的相同.反反之之,如如果果反反应应后后手手性性碳碳原原子子的的构构型型发发生生了了转转化化,产产物物构型的构型的R或或S标记也不一定与反应物的不同标记也不一定与反应物的不同.因因为为经经过过化化
33、学学反反应应,产产物物的的手手性性碳碳原原子子上上所所连连接接的的基基团团与与反反应应物物的的不不样样了了,产产物物和和反反应应物物的的相相应应基基团团的排列顺序可能相同的排列顺序可能相同,也可能不同。也可能不同。产产物物构构型型的的R或或S标标记记,决决定定于于它它本本身身四四个个基基团团的的排排列顺序列顺序,与反应时构型是否保持不变无关。与反应时构型是否保持不变无关。50章节内容例如：例如：RS51章节内容含有一个手性碳原子的化合物有一对对映体。含有一个手性碳原子的化合物有一对对映体。分分子子中中若若有有多多个个手手性性碳碳原原子子，立立体体异异构构的的数数目目就就要要多多些些：若若含含有
34、有n个个手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物，最最多多可可以以有有2n种立体异构。种立体异构。有些分子的立体异构数目有些分子的立体异构数目少于少于2n这个最大数。这个最大数。1)含两个不同手性碳原子的化合物含两个不同手性碳原子的化合物2）含两个相同手性碳原子的化合物）含两个相同手性碳原子的化合物6.5含有两个手性碳原子化合物的立体异构含有两个手性碳原子化合物的立体异构52章节内容例例:2-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸HOOC-CH-CH-COOH的立体异构的立体异构 OH Cl*这四种异构体中这四种异构体中(I)和和(II)是对映体是对映体;(III)和和(IV)是是对映体对映体.(I)和和
35、(II)等等量量混混合合物物是是外外消消旋旋体体；(III)和和(IV)等等量量混混合合物也是外消旋体。物也是外消旋体。53章节内容非非对对映映体体(I)和和(III)或或(IV)以以及及(II)和和(III)或或(IV)也也是是立立体体异异构构，但但它它们们不不是是互互为为镜镜象象，不不是是对对映映体体，这这种种不对映的立体异构体叫做非对映体不对映的立体异构体叫做非对映体.非非对对映映体体旋旋光光度度不不相相同同,而而旋旋光光方方向向则则可可能能相相同同,也也可可能不同能不同,其它物理性质都不相同其它物理性质都不相同:非对映体混合在一起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可
36、以用一般的物理方法将它们分离出来.2-羟基羟基-3-氯丁二酸的物理性质氯丁二酸的物理性质54章节内容例例:酒石酸酒石酸HOOC-CH-CH-COOH的立体异构的立体异构OHOH*这这四四种种异异构构体体中中(I)和和(II)是是对对映映体体;(III)和和(IV)是是同同一一种物质种物质(它们可以相互叠合它们可以相互叠合).IIIIIIIV(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)有些分子的立体异构数目少于有些分子的立体异构数目少于2n这个最大数这个最大数55章节内容(III)通过通过C(2)-C(3)键中心点的垂直线为轴旋转键中心点的垂直线为轴旋转180,就可以看出它可以与就可
37、以看出它可以与(IV)是叠合的是叠合的:以黑点为中心以黑点为中心在纸面上旋转在纸面上旋转18056章节内容在它的全重叠式构象中可以找到一个在它的全重叠式构象中可以找到一个对称面对称面。在它的对位交叉式构象中可以找到一个在它的对位交叉式构象中可以找到一个对称中心对称中心。所以所以,(III)和和(IV)是是同一种分子同一种分子。(III)既然能与其镜象叠合，它就不是手性分子。因既然能与其镜象叠合，它就不是手性分子。因此也没有旋光性。此也没有旋光性。这种物质叫这种物质叫。内消旋体内消旋体内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同.57章节内容酒酒石
38、石酸酸之之所所以以有有内内消消旋旋体体（用用meso表表示示） ，是是由由于于它它的两个手性碳原子所连接基团的构造完全相同。的两个手性碳原子所连接基团的构造完全相同。当当这这两两个个手手性性碳碳原原子子的的构构型型相相反反时时，它它们们在在分分子子内内可可以互相对映，因此，整个分子不再具有手性。以互相对映，因此，整个分子不再具有手性。含含有有多多个个手手性性碳碳原原子子的的分分子子却却不不一一定定都都有有手手性性.所所以以:不能说不能说凡是含有手性碳原子的分子都是手性分子凡是含有手性碳原子的分子都是手性分子.内内消消旋旋酒酒石石酸酸(III)和和有有旋旋光光性性的的酒酒石石酸酸(I)或或(II
39、)是是非非对对映体映体,它不仅没有旋光性它不仅没有旋光性,并且物理性质也相差很大：并且物理性质也相差很大：小结小结酒石酸的物理性质酒石酸的物理性质酒石酸酒石酸熔点熔点/（）右旋）右旋（）左旋）左旋（）内消旋）内消旋170170146+12-120外消旋体外消旋体20658章节内容例如例如：戊醛糖（：戊醛糖（2,3,4,5-四羟基戊醛）四羟基戊醛）:含有三个手性碳原子的化合物最多可能有含有三个手性碳原子的化合物最多可能有23=8种立体种立体异构。异构。59章节内容环环烷烷烃烃只只要要在在环环上上有有两两个个碳碳原原子子各各连连有有一一个个取取代代基基,就就有有顺顺反反异异构构。如如环环上上有有手
40、手性性碳碳原原子子,则则有有对对映映异异构构现现象象；可可把环看成是平面多边形，其结果与实际情况一致把环看成是平面多边形，其结果与实际情况一致。6.6环状化合物的立体异构环状化合物的立体异构看要考察的碳原子所在的环：看要考察的碳原子所在的环：左右是否具有对称性，若无对称性左右是否具有对称性，若无对称性则相当于两个不一样的官能团，则则相当于两个不一样的官能团，则该碳原子是手性碳原子。该碳原子是手性碳原子。环状化合物手性碳原子的判断：环状化合物手性碳原子的判断：薄荷醇的平面式薄荷醇的平面式有的环状化合物虽有手性碳原子，但有的环状化合物虽有手性碳原子，但分子可能是非手性的！（如内消旋体）分子可能是非
41、手性的！（如内消旋体）几个几个*？几？几个光学异个光学异构体构体?8个个60章节内容例例1：2-羟甲基环丙烷羟甲基环丙烷-1-羧酸（四种立体异构体）羧酸（四种立体异构体）对映体对映体对映体对映体61章节内容例例2：将将2-羟甲基环丙烷羟甲基环丙烷-1-羧酸氧化成环丙烷二羧羧酸氧化成环丙烷二羧酸，（三种立体异构体，有一个内消旋体）。酸，（三种立体异构体，有一个内消旋体）。(II)和和(III)是一对对映体是一对对映体,(I)和和(II)或或(III)是非对映体是非对映体.对映体对映体内消旋体内消旋体62章节内容例例3:二元取代环丁烷的立体异构的数目与取代基的位二元取代环丁烷的立体异构的数目与取代
42、基的位置有关置有关:环丁烷环丁烷-1,3-二羧酸二羧酸环丁烷环丁烷-1,2-二羧酸二羧酸63章节内容在有机化合物中在有机化合物中,也有一些手性分子并不含有手性碳原也有一些手性分子并不含有手性碳原子子.这些手性分子都有对映体存在这些手性分子都有对映体存在.例例1:丙二烯丙二烯:当当第第一一和和第第三三个个碳碳原原子子分分别别连连有有不不同同基基团团时时,整整个个分分子就是一个手性分子子就是一个手性分子,因而有对映体存在因而有对映体存在:6.7不含手性碳原子化合物的对映异构不含手性碳原子化合物的对映异构中间的中间的C为为sp杂化杂化C64章节内容（补充）（补充）.螺环化合物螺环化合物类似于丙二烯型
43、化合物类似于丙二烯型化合物65章节内容例例2:联苯联苯(邻位上有较大取代基时邻位上有较大取代基时):对映体对映体两个苯环不在一个平面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如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有整个分子就具有手性手性.(6,6-二硝基二硝基-2,2-联苯二甲酸联苯二甲酸)这这一一对对对对映映体体实实际际上上是是构构象象异异构构体体,它它们们的的互互相相转转换换只只要通过键的扭转要通过键的扭转,并不要对换取代基的空间位置并不要对换取代基的空间位置.v基团的阻转能力大小：基团的阻转能力大小：I2Br2Cl2CH3NO2COOHNH2OCH3OHFH66章节内容
44、下列生成物是如何形成的？是否为同一物下列生成物是如何形成的？是否为同一物质？（立体）质？（立体）上下均可上下均可成环成环不对称结构，不对称结构，上下均可成上下均可成环，每环一个进攻方向环，每环一个进攻方向，(Br+加成符合马式规律加成符合马式规律)上成环上成环下成环下成环67章节内容68章节内容研究生考试研究生考试化学化学(农农)有机化学部分考查范围有机化学部分考查范围、旋光异构旋光异构考试内容考试内容旋光异构的基本概念构型的表示及标记方法旋光异构的基本概念构型的表示及标记方法考试要求考试要求1掌握偏振光与旋光性、旋光度与比旋光度、手性掌握偏振光与旋光性、旋光度与比旋光度、手性分子与手性碳原子、对称因素与旋光活性、对映体分子与手性碳原子、对称因素与旋光活性、对映体与非对映体、内消旋体与外消旋体等基本概念。与非对映体、内消旋体与外消旋体等基本概念。2掌握旋光异构体构型的掌握旋光异构体构型的Fischer投影式和透视式；投影式和透视式；掌握构型的掌握构型的RS和和DL标记法。标记法。3了解环状化合物和不含手性碳原子的手性分子结了解环状化合物和不含手性碳原子的手性分子结构。构。4了解旋光异构体的性质。了解旋光异构体的性质。69章节内容
