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1、第十四章第十四章 对映异构对映异构碳架异构官能团异构位置异构互变异构构象异构构型异构构造异构同分异构立体异构顺反异构 光学异构（对映异构）第一节第一节 偏光性与旋光性偏光性与旋光性第二节第二节 分子的手性和对映异构分子的手性和对映异构第三节第三节 含一个手性碳原子化合物含一个手性碳原子化合物 的对映异构的对映异构第四节第四节 含两个手性碳原子化合物含两个手性碳原子化合物 的对映异构的对映异构第一节第一节 偏光性与旋光性偏光性与旋光性 一、一、偏振光偏振光 光是一种电磁波，光振动的方向与它前进的方向垂直。普通光由不同波长的光组成，这些不同波长的光在无数个垂直于其传播路线的平面内振动。当普通光通过
2、一个由方解石制成的尼可尔（Nicol）棱镜时，只有振动方向和棱镜晶轴平行的光才能通过，所得到的光就只在一个平面上振动。这种只在某一平面上振动的光叫做平面偏振光，简称偏振光。 （a）普通光 普通光 尼可尔棱镜 偏振光 （b）偏振光的产生 旋光性旋光性:物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质。具有旋光性的物质叫做旋光性物质，也称光学旋光性物质，也称光学活性物质。活性物质。如乳酸、甘油醛、葡萄糖等。而水、乙醇、乙酸等称非旋光性物质。 偏振光 旋光性物质 旋转后的偏振光当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做旋光度旋光度，通常用“”表示。 光源光源 起偏镜起偏
3、镜 偏振光偏振光 盛液管盛液管 旋转后的旋转后的 检偏镜检偏镜 通过检偏镜通过检偏镜 偏振光偏振光 的偏振光的偏振光二、比旋光度比旋光度 使偏振光振动平面按逆时针方向旋转的物质称左旋体左旋体，用“” 表示；使偏振光振动平面按顺时针方向旋转的物质称右旋体右旋体，用“” 表示。 肌肉分解出来的乳酸是右旋体，称为右旋乳酸。可表示为：（+)-2-羟基丙酸。比旋光度比旋光度通常规定溶液的浓度为1gml-1，旋光管的长度为1dm，在此条件下测得的旋光度称为比旋光度比旋光度。 被测物质是纯液体，上式中可用该液体的密度替换其浓度来计算比旋光度。在绝大多数情况下，分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。
4、所谓手性碳原子，是指饱和碳原子上连有四是指饱和碳原子上连有四个不同的原子或原子团，常用个不同的原子或原子团，常用“”号予以标注。号予以标注。例如： 含含有有一一个个手手性性碳碳原原子子的的分分子子往往往往具具有有手手性性。含有多个手性碳原子的分子含有多个手性碳原子的分子不一定都具有手性。都具有手性。第二节第二节 分子的手性和对映异构分子的手性和对映异构一、分子的手性和对映异构分子的手性和对映异构左手左手 镜镜 右手右手左手的镜像是右手左手的镜像是右手对映关系对映关系左、右手对映而左、右手对映而不能重合，这种不能重合，这种性质称为性质称为“手性手性”。 任何物体都有它任何物体都有它的镜像。一个有
5、机分的镜像。一个有机分子在镜子内也会出现子在镜子内也会出现相应的镜像。实物与相应的镜像。实物与镜像相应部位与镜面镜像相应部位与镜面具有相等的距离。实具有相等的距离。实物与镜像的关系叫物与镜像的关系叫对对映关系映关系。 二、二、对称因素对称因素1、对称面就是能将分子分成互为实物和镜像关系两部分的一个平面。 （a）2,2-二溴丙烷的对称面 （b）E-1-氯-2-溴丙烯的对称面 由于, ,二溴丙烷二溴丙烷和E-1-E-1-氯氯-2-2-溴丙烯溴丙烯的分子中都存在对称面，所以它们都是非手性分子，都没有旋光性。 2、对称中心就是假设分子中存在一点，过该点作任一条直线，若在该点等距离的两端有相同的原子或基
6、团，则该点就是分子的对称中心。 分子中存在对称中心，所以它是非手性分子，没有旋光性。 。第三节第三节 一个手性碳原子化合物一个手性碳原子化合物的对映异构的对映异构 。对映体：对映体：互为实物和镜像关系的异构体叫做对映异互为实物和镜像关系的异构体叫做对映异构体，简称构体，简称对映体。对映体。外消旋体；外消旋体；它们的等量混合物可组成一个外消旋体，它们的等量混合物可组成一个外消旋体，用（用（）表示）表示 。外消旋体无旋光性外消旋体无旋光性。乳酸的一对对映体乳酸的一对对映体（透视式） 一、构型的表示方法一、构型的表示方法 描述旋光异构体分子中的原子或基团在空间描述旋光异构体分子中的原子或基团在空间的
7、排列方式时可用的排列方式时可用透视式透视式和和费歇尔（费歇尔（E.FischerE.Fischer）投影式投影式来表示。来表示。1、费歇尔投影式、费歇尔投影式 投影规则如下投影规则如下：（1）将碳链竖起来，把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小的碳原子放在最上端。（2）横前竖后：与手性碳原子相连的两个横键伸向前方，两个竖键伸向后方。（3）横线与竖线的交点代表手性碳原子。 乳酸的构造式乳酸的一对对映体的费歇尔投影式 书写书写费歇尔投影式时要费歇尔投影式时要注意：注意： 费歇尔投影式是用平面式来表示分子的立体结构。与手性碳原子相连的两个横键是伸向纸前方的，两个竖键是伸向纸后方的。因此，表示某一个化合
8、物的费歇尔投影式只能在纸平面上平移，也能在纸平面上旋转90或其偶数倍，但不能在纸平面上旋转其奇数倍，也不能离开纸平面翻转,否则得到的费歇尔投影式就代表其对映体的构型。2、透视式、透视式透视式是将手性碳原子置于纸平面，与手性碳原子相连的四个键，有三种不同的表示法：用细实线表示处于纸平面，用楔形实线表示伸向纸面前方，用楔形虚线表示伸向纸面后方。例如，乳酸分子的一对对映体可表示如下：二、手性碳原子的构型标记法二、手性碳原子的构型标记法1、D、L标记法标记法 一般适用于含一个手性碳原子的化合物。在标记氨基酸和糖类化合物的构型时。仍普遍采用。L（）2氨基丙酸D-（）2氨基丙酸2、R、S标记法标记法眼睛的
9、位置ClC2H5CH3为顺时针排列 R2氯丁烷眼睛的位置ClC2H5CH3为逆时针排列 S2氯丁烷 R、S标记法的规则标记法的规则 按照次序规则，将手性碳原子上的四个原子或原子团按先后次序排列，较优的原子或原子团排在前面。 将排在最后的原子或原子团放在离眼睛最远的位置，其余三个原子或原子团放在离眼睛最近的平面上。 按先后次序观察其余三个原子或原子团的排列走向，若为顺时针排列，叫做R-构型；若为逆时针排列，叫做S-构型。(S) 2甲基丁酸(R) 2甲基丁酸任意调换两个基团，构型相反从右后方观察 从左后方观察 OH COOH CH3为顺时针排列 R乳酸 S乳酸OH COOH CH3为逆时针排列 对
10、费歇尔投影式，如果最小基团排在竖键上时，其他三个基团在纸面上若为顺时针方向排列，则为R构型；若为逆时针方向排列，则为S构型；如果最小基团排在横键上时，其他三个基团在纸面上若为顺时针方向排列，则为S构型；若为逆时针方向排列，则为R构型。R-2-氯丁醛S-2-氯丁醛R-2-氯丁醛值得注意的是:旋光性化合物的构型（R、S或D、L）和其旋光方向（或）没有必然的联系。但是知道一个旋光性化合物的构型为R，其旋光方向为“”，那么它的对映体的构型为S，其旋光方向为“”。D、L和R、S是两种不同的构型标记方法，它们之间也没有必然的联系。 一、一、含两个不同手性碳原子化合物的旋光异构含两个不同手性碳原子化合物的旋光异构 （2S,3R）（2R,3S）（2S,3S）（2R,3R）第四节第四节 含两个手性碳原子化合物含两个手性碳原子化合物的对映异构的对映异构
