1、 第十三章 对映异构第一节 对映异构体的旋光性第二节 分子的手性和不对称性第三节 含有一个手性碳原子的化合 物的对映异构第四节 构型的标记法第五节 含有两个手性碳原子的化合 物的对映异构光源光束先进方向晶轴晶轴平面偏振光平面偏振光NicolNicol棱镜棱镜偏振面偏振面一、偏振光和旋光性第一节物质的旋光性偏振光偏振光可通过可通过偏振光不偏振光不能通过能通过起偏镜起偏镜检偏镜检偏镜水乳酸旋光性旋光性旋光性: : 物质能使偏振光的振动面旋转的性质。物质能使偏振光的振动面旋转的性质。手性分子具有旋光性，具有旋光性的分子有手性。手性分子具有旋光性，具有旋光性的分子有手性。v旋光仪旋光仪右旋物质右旋物质
2、左旋物质左旋物质旋光性物质旋光性物质对映异构体又称为对映异构体又称为旋光异构体旋光异构体或或光学异构体光学异构体 在溶剂、温度和光的波长一定的条件下，旋光性物质的旋光角与溶液的质量浓度和液层厚度的乘积成正比。 =m B dm 称为质量旋光本领或比旋光本领，它只与旋光物质的结构有关，是光学活性物质的特征常数。二、旋光角和质量旋光本领第二节分子的手性和不对称性一、手性分子和对映异构体二、手性分子的不对称性一、手性分子和对映异构体 人的左手和右手是不能同向重合的，其手指的排列正好相反。将左手对着镜子，所得的镜像恰好与右手相同。像这种左右手互为实物与镜像的关系，并且彼此又不能完全重合的特性，称为手性或
3、手征性。左手和右手不能重合左右手互为镜像凡与自身镜象不能重合的分子。凡与自身镜象不能重合的分子。手性分子(chiral molecule) 对映对映( (异构异构) )体：体：两种互为镜象、但不能重合的构型。两种互为镜象、但不能重合的构型。2-氯丁烷对映体球棍模型图COOHCOOHOHOHCHCH3 3H HC CC COHOHH H*COOHCOOHOHOHH H3 3C CC CH H* 定义定义 连有四个不同的原子或基团的碳原子。连有四个不同的原子或基团的碳原子。 标示标示 “ “C C* * ”手性碳原子含一个含一个C C* * 的分子一定是手性分子，含一个以上的分子一定是手性分子，含
4、一个以上C C* *的分子则不一定是手性分子的分子则不一定是手性分子 二、手性分子的不对称性 分子的对称性又与对称因素密不可分。常见的对称因素有对称面和对称中心。 (1) 对称面：设想分子中有一平面，它可以把分子分为互为镜像的两个部分，这个平面称为该分子的对称面。分子对称面示意图 (2) 对称中心：设想分子中有一个点，从分子中任何一个原子或基团出发，向该点引一直线并延长等距离而遇到相同原子或基团，这个点称为分子的对称中心。分子对称中心示意图手性与分子的对称因素 对称因素(对称面、对称中心)无无有有有有无无手性手性有有无无旋光性旋光性第三节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
5、子的化合物都是手性分子，具有旋光性， 有一对对映体。两种乳酸分子的球棍模型及费歇尔投影式横前竖后； C*用“十十”字的交叉来表示。标准Fischer投影式：主碳链直立直立，编号小的居上。COHCH3COOHH123费歇尔(Fischer)投影式COOHOHCH3HCOHCOOHHCCH3OHH相当于相当于HOHOHHCOOHCH3 构型还可用透视式表示。透视式是按透视原理画出的，假定手性碳原子在纸面上，楔形实线表示伸向纸面前，虚线表示伸向纸面后，一般实线表示处于纸面上。乳酸的对映体用透视式可以表示如下：CCOOHCCOOHHHCH3H3COHHO第四节构型的标记法一、D、L 构型命名法 为了使
6、旋光性物质的旋光性与其构型对应起来，选择甘油醛作为构型标准来规定对映异构体的构型。其方法是：规定 (+) 甘油醛分子中的手性碳原子上的 OH 投影在右边者为 D 构型异构体；它的对映体为 L 构型异构体。D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛CHOHOH|CH2OHCHOHHO|CH2OH 其他化合物的构型，可以通过化学反应与甘油醛联系起来加以确定。D-(-)-甘油酸L-(+)-甘油酸D-(-)乳酸L-(+)乳酸COOHCH2OHOHHCOOHCH2OHHHOCOOHCH3OHHCOOHCH3HHO 这种以甘油醛为标准来确定的化合物构型，具有相对意义，称为相对构型。 D、L 表示的只是化合物的构
7、型，并不表示其旋光方向，而旋光方向则需通过旋光仪测定。 光学活性物质的构型与旋光方向之间没有固定关系。HHOOHHCOOHCH31234（1）确定C*相连的四个原子(团)的优先次序:abcd（2）最小基团远离观察者二、R、S 构型命名法观察构型的方法观察构型的方法费歇尔投影式:最小基在竖竖向：顺时针R；逆时针S最小基在横向：顺时针S；逆时针R “小上下，同向；小左右，反向小上下，同向；小左右，反向”“上下同，左右反”OHHCH3COOH横，逆，横，逆，R-型型竖，顺，竖，顺，R-型型ClCH2CH3HH3C 总结：R/S与D/L是两种构型表示方法，而且均与“+”和“-”无关，旋光方向是用旋光仪
8、测出来的。R/S构型适用于所有的旋光异构体。 R、S 构型命名法是按照原子或基团在空间的实际排列而命名的，称为绝对构型。用费歇尔投影式表示的乳酸分子，可用 R、S 标记法标记如下：(R)-(-) -乳酸 (S)-(+)-乳酸COOHHOH|CH3COOHHHO|CH3第五节含有两个手性碳原子的 化合物的对映异构一、含有两个不同手性碳原子的化合物的 对映异构(2S,3S)(2R,3R) (2S,3R)(2R,3S)CH3CH3ClHBrHCH3CH3ClHBrHCH3CH3ClHBrHCH3CH3ClHBrH 与为实物与镜像的关系，是一对对映体；与 也是一对对映体。与或与 的等量混合物为外消旋化
9、合物，而与、与、与、与 不是实物与镜像的关系，不是对映体，称为非对映体。 如果分子中含有 N 个不相同的手性碳原子，则有 2N 个对映异构体。二、含有两个相同手性碳原子的化合物的 对映异构 2,3-二溴丁烷分子中含有两个相同的手性碳原子，有三种不同的构型：(2R,3R)CH3CH3BrHBrH(2S,3S)CH3CH3BrHBrHCH3CH3BrHBrH (2R,3S) (2S,3R)CH3CH3BrHBrH内消旋化合物总结：含n个不同C*的化合物： 旋光异构体的数目= 2n 对映体的成对数目= 2n-1 外消旋体的数目= 2n-1产生对映异构现象的原因：分子的手性。判断分子手性：是否具有对称面(中心)。C*与手性分子的关系：具有1个C*的分子是手性分子，一定有旋光性；具有2个或以上C*的分子不一定是手性分子；有C*的分子不一定是手性分子，手性分子不一定有C*。
