旋光异构工业大学有机化学

1、旋光异构工业大学有机化学旋光异构工业大学有机化学第一节第一节 偏正光和旋光活性偏正光和旋光活性1 偏振光和偏振面偏振光和偏振面 偏振光：只在一个平面上振动的光。又叫极化光。偏振光：只在一个平面上振动的光。又叫极化光。 偏振面：偏振光振动方向与其前进方向所构成的平面。偏振面：偏振光振动方向与其前进方向所构成的平面。AA偏振光偏振光光是一种电磁波，光波振动方向与光波前进方向垂直。光是一种电磁波，光波振动方向与光波前进方向垂直。AADBCDBC普通光普通光尼科尔棱镜尼科尔棱镜晶轴平行晶轴平行旋光性：能使偏振光的振动面发生旋转的性质。旋光性：能使偏振光的振动面发生旋转的性质。偏振光偏振光旋转后的偏振光

2、旋转后的偏振光旋光性物质旋光性物质乳酸乳酸偏振光偏振光偏振光方向不变偏振光方向不变丙酸丙酸右旋物质：能使偏振光的偏振面向右旋的物质。右旋物质：能使偏振光的偏振面向右旋的物质。2、旋光性质和旋光物质、旋光性质和旋光物质旋光性物质：具有旋光性的物质。也叫旋光活性物质。旋光性物质：具有旋光性的物质。也叫旋光活性物质。-左旋物质：能使偏振光的偏振面向左旋的物质。左旋物质：能使偏振光的偏振面向左旋的物质。3 旋光物质旋光检测旋光物质旋光检测-旋光仪旋光仪起偏镜起偏镜（尼科尔棱镜）（尼科尔棱镜）盛液管盛液管检偏镜检偏镜（尼科尔棱镜）（尼科尔棱镜）旋光仪原理示意图旋光仪原理示意图 比旋光度：比旋光度： 将浓

3、度为将浓度为1g/ml的溶液放在的溶液放在1分米长的盛液管中测得的旋光度。分米长的盛液管中测得的旋光度。4 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度t：温度：温度 ：光源的波长（常用钠光灯，：光源的波长（常用钠光灯，5893）l：长度（分米）。：长度（分米）。 c：浓度（：浓度（g/ml）(纯溶液纯溶液,则为密度则为密度d) ：旋光度：旋光度 t：比旋光度：比旋光度t c . lt : 温温度度 : 波波长长( (常常用用钠钠光光灯灯, 5880 A)a : 测测定定的的旋旋光光度度 c : 浓浓度度( g/l ) l : 长长度度( dm )在一定条件下，旋光性物质的比旋光度是一常数。在一定条件下，

4、旋光性物质的比旋光度是一常数。“”：右旋。：右旋。“”：左旋。：左旋。1 分子的手性和对称性分子的手性和对称性CH3C COOHOHH乳酸（乳酸（-羟基丙酸）羟基丙酸）第二节第二节 旋光化合物和对映异构体旋光化合物和对映异构体乳酸：肌肉中，右旋光乳酸：肌肉中，右旋光右旋乳酸右旋乳酸镜像和手性镜像和手性乳酸：葡萄糖发酵，左旋光乳酸：葡萄糖发酵，左旋光左旋乳酸左旋乳酸镜镜HCOOHOHHCH3CH3HCOOHOH手性分子：手性分子： 物质的分子和它的镜象不能重叠，这种分子叫手性分子。物质的分子和它的镜象不能重叠，这种分子叫手性分子。 手性分子都有旋光性；具有旋光性的分子都是手性分子。手性分子都有旋

5、光性；具有旋光性的分子都是手性分子。对映异构体：对映异构体： 这种分子（实物）与其镜像不能重叠之间的异构叫对映异这种分子（实物）与其镜像不能重叠之间的异构叫对映异构，相互之间成为对映异构体，也可称为手性异构体。构，相互之间成为对映异构体，也可称为手性异构体。(S)-(+)-乳酸乳酸(R)-(-)-乳酸乳酸其它性质都相同而旋光性不同的异构体。其它性质都相同而旋光性不同的异构体。手性：手性： 手是不能与自身镜像相叠合的（左右手不能重叠）。手是不能与自身镜像相叠合的（左右手不能重叠）。 一个物质如果与自身镜像不能叠合，就叫做具有手性。一个物质如果与自身镜像不能叠合，就叫做具有手性。手性分子：不能与镜

6、象叠合的分子。手性分子：不能与镜象叠合的分子。非手性分子：能与镜象叠合的分子。非手性分子：能与镜象叠合的分子。从分子的内部结构来说，手性与分子的对称性有关。从分子的内部结构来说，手性与分子的对称性有关。.CH3-CH-CH2-CH3BrCH3-CH-COOHOHCH3-CH-CH-CH3OHCH3*CH3-CH-COOHNH2CH-CH3Cl*1.2 手性碳原子和旋光性手性碳原子和旋光性 一般的，分子中有一个手性碳原子，分子有手性和旋一般的，分子中有一个手性碳原子，分子有手性和旋光性。光性。 与四个不同基团相连的碳原子。又叫不对称碳原子。与四个不同基团相连的碳原子。又叫不对称碳原子。用用C*表

7、示。表示。手性碳原子规则：手性碳原子规则：1.3 潜手性碳原子和潜手性潜手性碳原子和潜手性 如果非手性分子通过化学反应变成手性分子，原来分子如果非手性分子通过化学反应变成手性分子，原来分子称为称为“潜非对称分子潜非对称分子”，或称为，或称为“潜手性分子潜手性分子”。而分子所。而分子所具有的这种性质称为具有的这种性质称为“潜非对称性潜非对称性”或或“原手性原手性”。HOHCOOHCH3S-(+)-乳酸乳酸HOHCOOHCH3orR-(-)-乳酸乳酸被被OH取代取代HSHRCOOHCH3丙酸丙酸潜手性碳原子潜手性碳原子 当一个非手性碳原子经过化学反应，可转变为手性碳原子，当一个非手性碳原子经过化学

8、反应，可转变为手性碳原子，这个碳原子就叫做潜手性碳原子（这个碳原子就叫做潜手性碳原子（prochiral carbon）或潜手性）或潜手性中心。中心。其他潜手性分子：其他潜手性分子：R1R2OReductionR1R2OHHR1R2HOH2 对映体和外消旋体对映体和外消旋体镜镜HCOOHOHHCH3CH3HCOOHOH对映体旋光性相反，其他物理性质相同或近似。对映体旋光性相反，其他物理性质相同或近似。 对映体：由于含有手性碳原子的分子中取代基或原子在对映体：由于含有手性碳原子的分子中取代基或原子在空间排列方式是不对称的，两种构型互为实物与镜象的关系，空间排列方式是不对称的，两种构型互为实物与镜

9、象的关系，该分子之间互称为对应异构体。一个为右旋体该分子之间互称为对应异构体。一个为右旋体,一个为左旋体。一个为左旋体。2.1 对映体对映体非常相似非常相似不能重合不能重合互为镜像关系互为镜像关系2.2 外消旋体外消旋体 由等量的对映体相混合而形成的混合物称为外消旋体。由等量的对映体相混合而形成的混合物称为外消旋体。外消旋体没有旋光性。用外消旋体没有旋光性。用“()-乳酸乳酸”表示。表示。1 ： 1非常相似非常相似互为镜像关系互为镜像关系镜镜HCOOHOHHCH3不能重合不能重合CH3HCOOHOH对映体、外消旋体性质对映体、外消旋体性质CCOOHCH3HOHCCOOHCH3HOH (S)-(

10、+)-乳酸乳酸 (R)-(-)-乳酸乳酸 ( )-乳酸乳酸 mp 53oC mp 53oC mp 18oC D15=+3.82 D15=-3.82 D15=0 pKa=3.79(25oC) pKa=3.83(25oC) pKa=3.86(25oC)外消旋乳酸外消旋乳酸混旋体和旋光纯度（光学纯度）：混旋体和旋光纯度（光学纯度）：光学纯度（光学纯度（ e.e. ）百分余数）百分余数 100R S 衡量旋光性样品中一个对映体超过另一个对映体的量的衡量旋光性样品中一个对映体超过另一个对映体的量的量度。它表示一个对映体对另一个对映体的过量，通常用量度。它表示一个对映体对另一个对映体的过量，通常用百分数表

11、示。用百分数表示。用e.e.表示。表示。 由不等量的对映体相混合而形成的旋光混合物，这种由不等量的对映体相混合而形成的旋光混合物，这种混合物具有一定的旋光度。混合物具有一定的旋光度。 其中：其中：R、S为混旋体中右旋和左旋体百分含量。为混旋体中右旋和左旋体百分含量。3 手性碳原子（分子）表示方法手性碳原子（分子）表示方法镜镜HCOOHOHHCH3CH3HCOOHOH(R)-(-)-乳酸乳酸(S)-(+)-乳酸乳酸表示非常不方便！表示非常不方便！HOHCH3COOH1、手性、手性C、CH3、COOH共平面共平面, 处于书写平面上处于书写平面上用用 直直线表示；线表示；2、-H指向书写平面外指向书

12、写平面外用实体楔形线表示；用实体楔形线表示；3、-OH指向书写平面里面指向书写平面里面用虚型楔形线表示；用虚型楔形线表示；3.1 嵌楔式表示构型嵌楔式表示构型锲形式锲形式（嵌锲式）（嵌锲式）嵌锲式仍然不方便。嵌锲式仍然不方便。3.2 Fischer投影式投影式 将不对称碳原子位于纸平面上将不对称碳原子位于纸平面上, 以十字交叉点表示；以十字交叉点表示；HOHCH3COOHH3CHCOOHOH*（1）费歇尔）费歇尔(Fischer)投影式的画法：投影式的画法：费歇尔费歇尔(Fischer)投影式投影式CH3CCOOHHOH* 以横线表示两个在纸平面前方的原子或基团，伸向观以横线表示两个在纸平面前

13、方的原子或基团，伸向观察者方向；察者方向；以竖线表示两个在纸平面后面的原子或基团，伸向纸后。以竖线表示两个在纸平面后面的原子或基团，伸向纸后。以平面结构表示立体结构，简化、方便。以平面结构表示立体结构，简化、方便。（2）Fischer投影式间转换投影式间转换 用投影式表示时，固定其中任何一个基团，其他用投影式表示时，固定其中任何一个基团，其他三个基团依次按照顺时针或逆时针交换位置，不会改变三个基团依次按照顺时针或逆时针交换位置，不会改变原化合物的构型。原化合物的构型。HOHCH3COOH 在在Fischer投影式中，在纸面上旋转投影式中，在纸面上旋转180 o时，不会改时，不会改变原化合物的构

14、型。变原化合物的构型。 如果如果Fischer投影式中在纸面上旋转投影式中在纸面上旋转90或或270，则变成其对映体。则变成其对映体。CH3HCOOHOHHOHCOOHCH3COOHOHHCH3 在在Fischer投影式中，如果任意交换手性碳原子上投影式中，如果任意交换手性碳原子上连接的任意两个基团，将得到其对映体。连接的任意两个基团，将得到其对映体。COOHOHHCH3CH3HCOOHOH对映体对映体 通过以上通过以上Fischer投影式转换，判断不同投影式转换，判断不同Fischer结构结构式分子之间的关系。式分子之间的关系。4 相对构型和绝对构型及其表示方法相对构型和绝对构型及其表示方法

15、 构型与构型与D-甘油醛相当的手性化合物，叫甘油醛相当的手性化合物，叫D-型；与型；与L-甘油甘油醛相当的手性化合物叫醛相当的手性化合物叫L-型。由此确定出的构型叫相对构型。型。由此确定出的构型叫相对构型。4.1 D，L构型表示法构型表示法相对构型：相对构型：人为规定甘油醛的构型，并以其作为参考标准。人为规定甘油醛的构型，并以其作为参考标准。HOCH2CHCHOOH*比旋光度：比旋光度：+8.7比旋光度：比旋光度：-8.7D-(+)-甘油醛甘油醛L-(-)-甘油醛甘油醛D-(-)-乳酸乳酸HOHCHOCH2OHHOHCHOCH2OHHOHCOOHCH3相对构型：相对构型： 与假定的与假定的D、

16、L甘油醛相关联而确定的构型。甘油醛相关联而确定的构型。HOHCOOHCH2OHH O其他手性化合物相对构型确定：与甘油醛相关联其他手性化合物相对构型确定：与甘油醛相关联构型构型D？L？HOHCOOHCH3L-(-)-乳酸乳酸 D D、L L只表示构型，不表示旋光方向。只表示构型，不表示旋光方向。 物质的旋光性与它的构型无固定关系。物质的旋光性与它的构型无固定关系。 即即D-D-构型既可以是右旋的，又可为左旋的。构型既可以是右旋的，又可为左旋的。相对构型的局限性：相对构型的局限性： 有些化合物很难与甘油醛联系起来。有些化合物很难与甘油醛联系起来。化合物与甘油醛联系的反应复杂性。化合物与甘油醛联系

17、的反应复杂性。 有些容易引起混乱。有些容易引起混乱。相对构型相对构型4.2 R、S命名法命名法绝对构型：绝对构型： （1）确定手性碳原子所连接的四个原子或基团的大小顺序。）确定手性碳原子所连接的四个原子或基团的大小顺序。 （3）确定手性碳的构型：剩余基团又大到小，按顺时针）确定手性碳的构型：剩余基团又大到小，按顺时针方向排列，则为方向排列，则为R型。如按逆时针方向排列，则为型。如按逆时针方向排列，则为S型。型。 （2） 最小的原子或基团放在离观察者最远的位置，观察最小的原子或基团放在离观察者最远的位置，观察其它三原子或基团由大到小排列顺序。其它三原子或基团由大到小排列顺序。a b c dS型手

18、性碳型手性碳R型手性碳型手性碳 2. R / S标记法标记法（R）-2-溴丁烷溴丁烷（S）-2-溴丁烷溴丁烷（R）-甘油醛甘油醛取代基大小顺序：取代基大小顺序：OH C2H5 CH3 H取代基大小顺序：取代基大小顺序：OH CHO CH2OH H方向盘方法方向盘方法 取取C-H键为方向盘轴，其他三个基团构成方向盘，键为方向盘轴，其他三个基团构成方向盘，H原子原子远离方向盘，观察取代基由大到小的旋转方向。远离方向盘，观察取代基由大到小的旋转方向。取代基大小顺序规则取代基大小顺序规则CNCH2NH2，CN三键相当于连了三键相当于连了3个个N。 1、按照与手性、按照与手性C相连原子的原子序数。同位素

19、比较核相连原子的原子序数。同位素比较核的质量数。的质量数。 2、若相连的第一个原子相同的比较同它相连的原子。、若相连的第一个原子相同的比较同它相连的原子。有双键则按照连接了有双键则按照连接了2个相同原子来看。以此类推。个相同原子来看。以此类推。若手性若手性C连的原子也有手性，则连的原子也有手性，则RS如如ClFONCDHCH2BrCCl3，有一个，有一个Br比比Cl大，就不管那两个大，就不管那两个H了。了。COOH HOHCH3HCOOHCH3OHCOOHHOHCH31234CH3OHCOOHH1234CH3OHHCOOHCH3HOHCOOH(S)-()-乳酸乳酸(R)-()-乳酸乳酸根据费希

20、尔投影式结构确定手性碳原子的根据费希尔投影式结构确定手性碳原子的R、S构型：构型：(R)-()-乳酸乳酸(S)-()-乳酸乳酸B：当最小基团处在上方或下方时：当最小基团处在上方或下方时(直线方向直线方向)： 当当a,b,c为顺时针时，为为顺时针时，为R构型，当构型，当a,b,c为逆时针时，为为逆时针时，为S构型。构型。(R)-()-乳酸乳酸(S)-()-乳酸乳酸用费歇尔投影式确定构型时，可直接在纸面上观察和确定：用费歇尔投影式确定构型时，可直接在纸面上观察和确定：A：当最小基团处在左方或右方时：当最小基团处在左方或右方时(横线方向横线方向) ： 当当a,b,c为顺时针时，为为顺时针时，为S构型

21、，当构型，当a,b,c为逆时针时，为为逆时针时，为R构型。构型。 (R)-()-乳酸乳酸(S)-()-乳酸乳酸其他实例：其他实例：CH3ClBrH CH3ClHC2H5 （S）-1-氯氯-1-溴乙烷溴乙烷 （S）-2-氯丁烷氯丁烷CHOOH HCH2OH （R）-甘油醛甘油醛 CH3HH2NC6H5CH2OCH3HBrCH3CH2NH2BrClCH2NHCH3COOHHNH2 CH3 R R S RH3CHCH2CH2CH3CH2CCH2CH3CH3H1235674（ 5R ,2E）-5-甲基甲基-3-丙基丙基-2-庚烯庚烯 (5R,2E)-5-methyl-3-propyl-2-hepten

22、e 有机分子中具有手性碳命名实例有机分子中具有手性碳命名实例D,L标记的是相对构型，标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型标记的是绝对构型绝对构型绝对构型能真实代表某一能真实代表某一光活性化合物的光活性化合物的构型（构型（R、S）与假定的与假定的D、L甘油甘油醛相关联而确定的醛相关联而确定的构型。构型。相对构型相对构型注意：注意： 无论是无论是D、L还是还是R、S标记方法，都不能通过其标记的构标记方法，都不能通过其标记的构型来判断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质，而型来判断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质，而对化合物的构型标记只是人为的规定。对化合物的构型标记只是人为的规定。

23、手性分子结构总结手性分子结构总结 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向，目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向，还是依靠旋光测定。还是依靠旋光测定。HClCOOHOHHCOOH1234HClCOOHHOHCOOH1234ClHCOOHOHHCOOH1234ClHCOOHHOHCOOH1234第三节第三节 其他手性化合物其他手性化合物 和和、和和是对映异构体。是对映异构体。=7.1 7.1 9.3 9.3 (2S,3S) (2S,3R) (2R,3S) (2R,3R)1 含两个不相同手性碳原子的化合物含两个不相同手性碳原子的化合物例：例：2-氯氯-3-羟基丁二酸：氯霉素羟基

24、丁二酸：氯霉素非对映异构体：非对映异构体： 和和或或之间、之间、和和或或之间是不呈镜影关系之间是不呈镜影关系, 但是相但是相互之间是旋光异构体关系，称为非对映异构体。互之间是旋光异构体关系，称为非对映异构体。 手性异构体的数目：手性异构体的数目：4.赤式和苏式：赤式和苏式： 有机分子中含两个不对称碳的分子，且都有一个相同的原子有机分子中含两个不对称碳的分子，且都有一个相同的原子或基团，若在或基团，若在Fischer投影式中，相同的原子或基团在同一侧，称投影式中，相同的原子或基团在同一侧，称为赤式，在不同侧，称为苏式。为赤式，在不同侧，称为苏式。CHOCH2OHOHHHHOSR(i)(ii)(i

25、ii)(iv)(2R,3R)-(-)-赤藓糖赤藓糖 (2S,3S)-(+)-赤藓糖赤藓糖 (2S,3R)-(+)-苏阿糖苏阿糖 (2R,3S)-(-)-苏阿糖苏阿糖非对映异构体实例：非对映异构体实例：非对映异构体：非对映异构体： 物理性质（如熔点、沸点、溶解度和比旋光度）不相同。物理性质（如熔点、沸点、溶解度和比旋光度）不相同。-非常重要，用于分离旋光物质有效手段之一。非常重要，用于分离旋光物质有效手段之一。 化学性质相似。化学性质相似。手性构体的数目手性构体的数目 = 2n n：手性碳原子数：手性碳原子数手性碳数目与手性异构体数目之间关系：手性碳数目与手性异构体数目之间关系：限制条件：手性碳

26、原子不等同。限制条件：手性碳原子不等同。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(1) 、是对映异构体，具有实物和镜象的关系。是对映异构体，具有实物和镜象的关系。OHHCOOHOHHCOOH (2S,3S) (2R,3R)HOHCOOHHOHCOOH1234HOHCOOHOHHCOOHOHHCOOHHOHCOOH (2R,3S) (2S,3R)例：酒石酸（例：酒石酸（2, 3-二羟基丁二酸）二羟基丁二酸） (2) 、为同一物质，因为旋转为同一物质，因为旋转180后相同，分子中存后相同，分子中存在对称面。在对称面。 、IV没有旋光型性，是内消旋体。没有旋光型性，是内消旋体。(

27、3) 三种异构体：左旋体、右旋体和内消旋体。三种异构体：左旋体、右旋体和内消旋体。含有手性碳原子的有机分子一定有旋光性吗？含有手性碳原子的有机分子一定有旋光性吗？内消旋体：内消旋体： 分子内含有不对称性的原子，但分子具有对称因素而没有分子内含有不对称性的原子，但分子具有对称因素而没有旋光活性化合物。通常以旋光活性化合物。通常以meso或或i表示。表示。 (2) 含手性碳原子的分子不一定是手性分子。分子中如含手性碳原子的分子不一定是手性分子。分子中如含有对称含有对称 因素，则为非手性分子，没有对映异构体。因素，则为非手性分子，没有对映异构体。OHHCOOHHOHCOOH对称面对称面 (1) 如果

28、分子中含有相同的手性碳原子，则其对映异构体如果分子中含有相同的手性碳原子，则其对映异构体的数目少于的数目少于2n。分子结构直观上：具有两个相同的手性碳分子结构直观上：具有两个相同的手性碳( )阿拉伯糖阿拉伯糖( )耒苏糖耒苏糖( )木糖木糖CH2OHOHHOHHHOHCHOCH2OHHHOHHOHOHCHO(i)(ii)CH2OHOHHOHHHOHCHOCH2OHHHOHHOHOHCHO(iii)(iv)( )核糖核糖CH2OHOHHHHOHOHCHOCH2OHHHOOHHHOHCHO(v)(vi)CH2OHOHHHHOHOHCHOCH2OHHHOOHHHOHCHO(vii)(viii)(i)

29、和和(vii),(ii)和和(viii)是是C3差向异构体。差向异构体。(i)和和(iii),(ii)和和(iv)是是 C2差向异构体。差向异构体。(i)和和(vi),(ii)和和(v)是是C4差向异构体。差向异构体。3 具有多个手性碳分子：差向异构体具有多个手性碳分子：差向异构体 含多个手性碳原子的旋光异构体之间，如果分子中只有含多个手性碳原子的旋光异构体之间，如果分子中只有一个不对称碳原子的构型不同，则这两个旋光异构体称为一个不对称碳原子的构型不同，则这两个旋光异构体称为差向异构体。差向异构体。差向异构体：特殊的非对映异构体差向异构体：特殊的非对映异构体 如果构型不同的手性碳原子在链端，称

30、为端基差向异如果构型不同的手性碳原子在链端，称为端基差向异构体。其它情况，分别根据构体。其它情况，分别根据C原子的位置编号称为原子的位置编号称为Cn差向差向异构体，异构体，n为分子碳原子编号。为分子碳原子编号。差向异构体差向异构体旋光异构体：旋光异构体： 对映异构体、非对映异构体、外消旋体、内消旋体、对映异构体、非对映异构体、外消旋体、内消旋体、差向异构体。差向异构体。4不含手性碳原子的化合物的旋光异构不含手性碳原子的化合物的旋光异构4.1 非手性碳中心的旋光异构体非手性碳中心的旋光异构体具有光学活性具有光学活性C6H5H3CNCH2C6H5C H2CHCH2+没有光活异构体没有光活异构体（未

31、分电子对起不到一（未分电子对起不到一个个 键的作用。）键的作用。）除除C外，外，N、S、P、As 等也能作等也能作 手性中心。手性中心。NRRRNRRR有旋光性的有机分子一定含有手性碳原子吗？有旋光性的有机分子一定含有手性碳原子吗？（1）、丙二烯的衍生物旋光异构体）、丙二烯的衍生物旋光异构体 当丙二烯当丙二烯C1和和C3各连有不同基团时，也有旋光异构体。各连有不同基团时，也有旋光异构体。CCCABABCCCABBACCCbaab4.2 有手性轴的旋光异构体有手性轴的旋光异构体HOOCO2NCOOHNO2NO2COOHO2NHOOC 位阻作用，使得两个苯环不能处在一个平面内，整位阻作用，使得两个

32、苯环不能处在一个平面内，整个分子没有对称因素而具有手性。个分子没有对称因素而具有手性。（2） 联苯类化合物联苯类化合物CH3CH3H3CCH2COOH蒄（无手性）蒄（无手性）六螺并苯（有手性）六螺并苯（有手性）4.3 有手性面的旋光异构体有手性面的旋光异构体有机分子是否有旋光性，与分子的对称性有关。有机分子是否有旋光性，与分子的对称性有关。5.1 有机分子中的对称因素：有机分子中的对称因素： 对称轴，对称面、对称中心。对称轴，对称面、对称中心。（1） 对称轴：对称轴： 设想分子中有一条直线，当分子以该直线为轴旋转设想分子中有一条直线，当分子以该直线为轴旋转360o/ n（n为正整数），得到的分

33、子与原分子相同，该直线即为这个分为正整数），得到的分子与原分子相同，该直线即为这个分子的子的n重对称轴重对称轴Cn。5 分子的对称性与旋光性分子的对称性与旋光性H3CHHCH3C2C6CH3CH3C2具有对称轴的分子为可有旋光性，也可能无旋光性。具有对称轴的分子为可有旋光性，也可能无旋光性。HClClH反反-1，2-二氯乙烯二氯乙烯对称面对称面CClClHH二氯甲烷二氯甲烷对称面对称面 具有对称面的分子为对称性分子具有对称面的分子为对称性分子-无手性、无旋光无手性、无旋光活性。活性。 有机分子结构为平面时就没有手性和旋光活性。有机分子结构为平面时就没有手性和旋光活性。 （2）对称面：）对称面：

34、 分子内存在的一个平面可以把分子分割成对称两部分平面。分子内存在的一个平面可以把分子分割成对称两部分平面。（3）对称中心）对称中心 ： 若分子中有一点，通过点画任何直线，在离等距若分子中有一点，通过点画任何直线，在离等距离的线段两端有相同的原子或原子团，则点称为对称中心。离的线段两端有相同的原子或原子团，则点称为对称中心。例：反例：反-1,3-二氟二氟-2,4-二氯环丁烷有对称中心：二氯环丁烷有对称中心： 具有对称中心的分子为对称性分子具有对称中心的分子为对称性分子-无手性、无无手性、无旋光活性。旋光活性。ClClFF一般说来具有手性的分子都有旋光性；一般说来具有手性的分子都有旋光性； 若一个

35、分子中没有上述任何一种对称因素，这种分子若一个分子中没有上述任何一种对称因素，这种分子就叫不对称分子。就叫不对称分子。对称中心对称中心分子对称性分子对称性对称轴对称轴对称面对称面凡具有对称凡具有对称 面、对称中心的分子，都是非手性分子。面、对称中心的分子，都是非手性分子。有无对称轴，对分子是否有手性无决定作用。有无对称轴，对分子是否有手性无决定作用。5.2 分子对称性与手性间关系分子对称性与手性间关系6 含手性碳原子的单环化合物含手性碳原子的单环化合物 实验证明：单环化合物有否旋光性可以通过其平面式实验证明：单环化合物有否旋光性可以通过其平面式结构的对称性来判别，凡是有对称中心和对称平面的单环

36、结构的对称性来判别，凡是有对称中心和对称平面的单环化合物无旋光性，反之则有旋光性。化合物无旋光性，反之则有旋光性。AAAA无旋光（对称面）无旋光（对称面）有旋光有旋光判别单环化合物旋光性的方法判别单环化合物旋光性的方法AAAA无旋光（对称中心）无旋光（对称中心）AA有旋光有旋光无旋光无旋光(对称面对称面)AA无旋光（对称面）无旋光（对称面）思考题：思考题： 当环上取代基不相同时，上述环丁烷的旋光性如何？当环上取代基不相同时，上述环丁烷的旋光性如何？AAAAAAAA无旋光（对称面）无旋光（对称面）有旋光有旋光无旋光（对称面）无旋光（对称面）有旋光有旋光例如：例如：1,2-二氯环戊烷二氯环戊烷Cl

37、ClClCl顺顺-1，2-二氯代环戊烷二氯代环戊烷 反反-1，2-二氯代环戊烷二氯代环戊烷对映体对映体ClClClCl有旋光性有旋光性第四节第四节 旋光异构体的性质和制备旋光异构体的性质和制备物理性质：物理性质： 旋光方向相反。其它物理性质旋光方向相反。其它物理性质 (如熔点、沸点、相对密度、如熔点、沸点、相对密度、比旋光度、在非手性试剂的溶解度比旋光度、在非手性试剂的溶解度) 都完全相同。都完全相同。1 旋光异构体的性质旋光异构体的性质化学性质：化学性质： 变化复杂。与非手性试剂的作用完全相同。与手性试剂变化复杂。与非手性试剂的作用完全相同。与手性试剂的作用会有差别。的作用会有差别。(2)

38、非对映异构体非对映异构体:（3）外消旋体）外消旋体（1）对映异构体）对映异构体物理性质不同，化学性质复杂。物理性质不同，化学性质复杂。 不同于任意两种物质的混合物，具有固定熔点，且熔点不同于任意两种物质的混合物，具有固定熔点，且熔点范围很窄。范围很窄。 光学异构体显示不同类型生物活性。光学异构体显示不同类型生物活性。 例如：右丙氧例如：右丙氧芬的镇痛活性是左丙氧芬的芬的镇痛活性是左丙氧芬的6倍，几乎无镇咳作用，而左倍，几乎无镇咳作用，而左丙氧芬有强的镇咳作用。丙氧芬有强的镇咳作用。 COCH2CHCH2NCOC2H5CH3CH3CH3右丙氧芬反应停事件：反应停事件：-苯酞茂二酰亚胺苯酞茂二酰亚

39、胺NOOHNOOH*R-构型构型NOOHNOOH*S-构型构型镇静作用镇静作用抗癌作用抗癌作用沙利度胺沙利度胺 将外消旋体或混旋体拆分成左旋体和右旋体。将外消旋体或混旋体拆分成左旋体和右旋体。2.1 外消旋的拆分外消旋的拆分（1）.化学拆分法：利用非对映异构体物理性质不同。化学拆分法：利用非对映异构体物理性质不同。 通过拆分试剂与外消旋体化学反应，分离手性分子混合体，通过拆分试剂与外消旋体化学反应，分离手性分子混合体，得到单一手性旋光活性分子的拆分方法。得到单一手性旋光活性分子的拆分方法。()-RCOOH+( )-RNH2成盐成盐HCl(+)-RCOO ( )-RN+H3(+)-RCOOH +

40、 ( )-RNH3 Cl +HCl( )-RCOO ( )-RN+H3( )-RCOOH + ( )-RNH3 Cl +2 旋光化合物的制备旋光化合物的制备 ( )-RNH2：拆分试剂：拆分试剂结晶分离结晶分离(+)-RCOO ( )-RN+H3( )-RCOO ( )-RN+H3 A A：拆分剂与被拆分物之间易反应合成：拆分剂与被拆分物之间易反应合成, , 又易又易被分解。被分解。 B B：两个非对映立体异构体在溶解性上有明：两个非对映立体异构体在溶解性上有明显的差别。显的差别。 C C：拆分剂：拆分剂 应当尽可能地达到旋光纯度。应当尽可能地达到旋光纯度。 D D：拆分剂必须是廉价的，易制备

41、的，或易：拆分剂必须是廉价的，易制备的，或易定量回收的。定量回收的。拆分试剂的条件拆分试剂的条件6g R+5g S 溶液溶液母液：母液： 4g R+5g S2g S 氨基醇氨基醇1g R氨基醇氨基醇（2） 接种结晶析解法接种结晶析解法5g R +5g S 氨基醇氨基醇饱和溶液饱和溶液例如：例如： 在一个外消旋混合物的热饱和溶液中加入纯对映体之一的作为晶在一个外消旋混合物的热饱和溶液中加入纯对映体之一的作为晶种，然后冷却结晶析出同种对映体将晶体；分离晶体和母液。母液再补种，然后冷却结晶析出同种对映体将晶体；分离晶体和母液。母液再补加外消旋混合物使之饱和，然后加入另一种对映体的晶种，冷却析出另加外消旋混合物使之饱和，然后加入另一种对映体的晶种，冷却析出另一种对映体析出。这样交替进行，可方便获得大量纯对映体晶体。一种对映体析