第五章 旋光异构

1、异构现象类型异构现象类型同同分分异异构构构构造造异异构构立立体体异异构构碳碳干干异异构构位位置置异异构构官官能能团团异异构构互互变变异异构构构构型型异异构构构构象象异异构构顺顺反反异异构构对对映映异异构构 对映异构是指分子式、构造式相同，构型不同，互对映异构是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。呈镜像对映关系的立体异构现象。特征：特征：（1 1）不能完全重叠不能完全重叠，（2 2）互为实物和镜象关系（）互为实物和镜象关系（左右手关左右手关系系）（3 3）功能不同）功能不同 是不同的物质，理化性质基本相是不同的物质，理化性质基本相同；同； 旋光性不同旋光性不同生物活性

2、不同生物活性不同。Go to-10特征：特征：（1 1）不能完全重叠不能完全重叠，（2 2）互为实物和镜象关系（）互为实物和镜象关系（左右手关系左右手关系）（3 3）是不同的物质。是不同的物质。 物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分子的手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分子的手性。手性。 具有手性的分子叫做具有手性的分子叫做手性分子手性分子。Go to-10HCH3HOH3CH2C右旋-2-丁醇左旋-2-丁醇镜子COHCH3HCH2CH3C实物实物镜象镜象 这两个异构体是互为物体与镜像的关系，故称为对映异构体对映异

3、构体。在对映异构体对映异构体中，理化性质基本相同，但旋光性不同，生物活性不同:一个使偏振光向右旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称为旋光异构体。 对映异构与分子结构的关系对映异构与分子结构的关系一、手性和对称因素一、手性和对称因素1 1手性（以乳手性（以乳酸酸CH3CCH3C* *HOHCOOHHOHCOOH为例）为例）COOHCHCH3OHCOOHCHOH3CHCOOHCH3OH顺时针排列反时针排列透视式镜子乳酸有两种乳酸有两种不同构型不同构型（空间排列）（空间排列）对映体之间的异同点对映体之间的异同点（i i）物理性质和化学性质一般都相同，比旋）物理性质和化学性质一般都相同，比

4、旋 光度的数值相等，仅旋光方向相反。光度的数值相等，仅旋光方向相反。（iiii）在手性环境条件下，对映体会表现出某）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，生些不同的性质，如反应速度有差异，生 理作用的不同等。理作用的不同等。外消旋体外消旋体 等量的左旋体和右旋体的混合物称为外等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（消旋体，一般用（）来表示。）来表示。外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：旋光性旋光性 物理性质物理性质 化学性质化学性质 生理作用生理作用外消旋体外消旋体 不旋光不旋光 mp 18 基本相同基本相同 不同

5、不同对映体对映体 旋光旋光 mp 53 基本相同基本相同 不同不同 连有四个各不相同基团的碳原子称连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子（或手性中心）用为手性碳原子（或手性中心）用C C* *表表示。示。 凡是含有一个手性碳原子的有机化凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。合物分子都具有手性，是手性分子。手性碳原子（或手性中心）手性碳原子（或手性中心）HO HCOOHCH32.2.分子的对称因素分子的对称因素( (判断分子手性的依据判断分子手性的依据) )CCH3ClClH对称面CCHClHCl对称面具有对称面的分子无手性。具有对称面的分子无手性。（1 1）对称面）

6、对称面 如果分子中有一平面能把分子切成互为镜象如果分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是的两半，该平面就是 分子的对称面，例如：分子的对称面，例如：（2 2）对称中心）对称中心 若分子中有一点若分子中有一点P P，通过，通过P P点画任何直线，如果点画任何直线，如果在离在离P P等距离直线两端有相同的原子或基团，则点等距离直线两端有相同的原子或基团，则点P P称为分子的对称中心。例如：称为分子的对称中心。例如：COOHCOOHBrBrHHHHPCH3CH3BrBrHHHHHHHHP有对称中心的分子没有手性。有对称中心的分子没有手性。 物质分子在结构上具有对称面或物质分子在结构上具

7、有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有对称中心的，就无手性，因而没有旋光性。旋光性。 物质分子在结构上即无对称面，物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性。而有旋光性。烯烃的主要反应烯烃的主要反应CHC2H5CH2HXCHC2H5CH3XCHC2H5CH2XXCHC2H5CH2OHXCHC2H5CH2OHOHCHC2H5CHXCH2HOXKMnO4中性或碱性X2X2500oC（5 5）构型的标记：）构型的标记： R、S命名规则命名规则要根据分子的立体要根据分子的立体结构结构, ,不断改变视角不断改变视角, ,改变观测位置改变观测位置!

8、 !以不变应万变以不变应万变!CCOOHCH3HOHCCOOHHOHH3C楔形式透视式优点：清楚、形象优点：清楚、形象缺点：书写不便缺点：书写不便COOHHCH3OHHCOOHOHCH3HOHCH3COOH乳乳酸酸对对映映体体的的费费歇歇尔尔投投影影式式对映体构型的表示方法对映体构型的表示方法透视式透视式; ; 费歇尔费歇尔（Fischer）投影式投影式投影原则：投影原则：规定规定1 1） 横、竖两直线的交叉点代表横、竖两直线的交叉点代表手性碳原子手性碳原子，位于，位于 纸平面。纸平面。2 2） 横线表示与横线表示与C C* *相连的两个键指向纸平面的前面，相连的两个键指向纸平面的前面， 竖线

9、表示指向竖线表示指向 纸平面的后面。纸平面的后面。横前竖后横前竖后3 3） 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳 原子写在竖线上端。原子写在竖线上端。HCOOHOHCH3投影原则：投影原则：1 1） 横、竖两直线的交叉点代表手性碳原子，位于横、竖两直线的交叉点代表手性碳原子，位于 纸平面。纸平面。2 2） 横线表示与横线表示与C C* *相连的两个键指向纸平面的前面，相连的两个键指向纸平面的前面， 竖线表示指向竖线表示指向 纸平面的后面。纸平面的后面。3 3） 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳

10、原子写在竖线上端。原子写在竖线上端。COOHHCH3OHHCOOHOHCH3使用投影式应使用投影式应注意的问题：注意的问题：a. a. 基团的位置关基团的位置关系是系是“横前竖横前竖后后”b.b. 不能离开纸平不能离开纸平面翻转面翻转180180；也不能在纸平也不能在纸平面上面上 旋转旋转9090或或270270与原构型与原构型相比。相比。c. c. 将投影式在纸将投影式在纸平面上旋转平面上旋转180180，仍为原，仍为原构型。构型。COOHHCH3OHCOOHHH3CHOCOOHHH3CHOHOOCHCH3OH（5 5）构型的标记：）构型的标记： R、S命名规则命名规则 按次序规则将手性碳原

11、子上的四个基团排序。按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。 把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察其余三个基团由大置，观察其余三个基团由大中中小的顺序，若是小的顺序，若是顺时针方向顺时针方向，则其构型为则其构型为R R（右的意思），若是（右的意思），若是反反时针方向，时针方向，则构型为则构型为S S（左的意思）。（左的意思）。按次序规则顺 时针排列 R型OH COOH CH3 HCHCH3OHCOOH反时针排列 S型oCHOHCH3COOHoHOHCH3COOHHOHCH3COOH(S)-乳酸乳酸 (R)-乳酸乳酸投投影影式式CHOHOHCH

12、2OHCH3ClCH(CH3)2ClCH2HH2NCOOHCH3试命名下列化合物：试命名下列化合物：2 2、含、含两两个手性碳的化合物的对映异构个手性碳的化合物的对映异构2.1 2.1 含两个不同手性碳的化合物含两个不同手性碳的化合物CH3CH-BrCH-BrCH2CH3COOHCH-OHCH-ClCOOHCH3CH-OHCH-C6H5CH32 2- -羟羟基基- -3 3- -氯氯 丁丁二二酸酸（氯氯代代苹苹果果酸酸）3 3- -苯苯基基- -2 2- -丁丁醇醇2 2，3 3- -二二溴溴戊戊烷烷*HOHHClHOHClHCOOHCOOHCOOHCOOH(1)(2)对映体HOHClHHOH

13、HClCOOHCOOHCOOHCOOH(3)(4)对映体m.p173 C173 C167 C167 CD20+7.1-9.3+9.3-7.1()m.p 145 C外消旋体外消旋体m.p 157 C外消旋体外消旋体非对映体非对映体以氯代苹果酸为例以氯代苹果酸为例HOOC-CH-CH-COOHOHOHCH3-CH-CH-CH3ClCl*2.2 2.2 含两个相同手性碳的化合物含两个相同手性碳的化合物COOHHOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOH(1)(2)对映体 20+12-12 D（）酒石酸外消旋体HOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOHCOOH(3)(4)同一物质00（m）酒石酸内消旋体（分子中有对称面）2.3 2.3 构型的标记与命名构型的标记与命名HCH3ClCH3HBr32C2C3*Cl CHCH3 CH3 HBrBr CHCH3 CH3 HCl-2-氯-3-溴丁烷(2S,3R)2.3 2.3 构型的标记与命名构型的标记与命名HCOOHOHCOOHHOH322. 不对称合成不对称合成3. 外消旋体的拆分外消旋体的拆分如何得到旋光性物质如何得到旋光性物质( (单一对映体单一对映体) ) ？1. 从自然界提取：动物、植物从自然