青岛农业大学（莱阳农学院）：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第五章 旋光异构体

异构体之间最 5旋光异构 明显的差异是 对平面偏振光 的旋光性能不 一、 基本概念 同，因而称旋 光异构。 二、分子的结构与旋光活性 三、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 四、含两个手性碳原子化合物的旋光异构 五、环状化合物的立体异构体 六、不含手性碳原子化合物的旋光异构 七、旋光异构体的性质

5 旋光异构 一、基本概念 二、分子的结构与旋光活性 三、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 四、含两个手性碳原子化合物的旋光异构 五、环状化合物的立体异构体 六、不含手性碳原子化合物的旋光异构 七、旋光异构体的性质 异构体之间最 明显的差异是 对平面偏振光 的旋光性能不 同 ， 因而称旋 光异构

5旋光异构 一、 基本概念 平面偏振光 旋光性 旋光度(a) 光学活性物质 旋光仪 左旋体() 右旋体(+) Nicol棱镜 普通光 Nicol镜 平面偏振光 盛液管 Nicol镜 比旋光度[a]: 通常规定1ml含1g旋光性物质 》》》 浓度的溶液，放在1dm长的盛液管中测得的旋光 旋光仪.swf 度为该物质的比旋光度。 [a= 1(dm).c(g/ml)

一、基本概念 平面偏振光 旋光性 旋光度 (α) 光学活性物质 旋光仪 左旋体(-) 右旋体(+) 普通光 Nicol镜 平面偏振光 盛液管 Nicol镜 Nicol棱镜 比旋光度 [α] ： 通常规定1ml含1g旋光性物质 浓度的溶液，放在1dm长的盛液管中测得的旋光 度为该物质的比旋光度。 α [ ]α λ t = l(dm).c(g/ml) 5 旋光异构

5 旋光异构 二、分子的结构与旋光活 1、手性 实物与其镜影不能重叠的特点叫“手征 性”，简称“手性”。 2、手性分子 任何一个不能和它的镜影完全重叠 的分子，就叫手性分子。-旋光活性 3、手性碳 和4个不相同的原子或基团相连 的碳原子叫手性碳原子 CHg CH-COOH NH2 手性与分子的对称性有关。考察一个分子是否有对称性， 可以看它是否有对称面、对称轴或对称中心等对称因素

二、分子的结构与旋光活 1、 手性 实物与其镜影不能重叠的特点叫 “手征 性” ， 简称“手性” 。 3、 手性碳 和4个不相同的原子或基团相连 的碳原子叫手性碳原子 。 2、手性分子 任何一个不能和它的镜影完全重叠 的分子，就叫手性分子。 -旋光活性 CH3 CH COOH NH2 _* _ 手性与分子的对称性有关。考察一个分子是否有对称性， 可以看它是否有对称面、对称轴或对称中心等对称因素。 5 旋光异构

5 旋光异构 无对称因素-不对称分子-手性分子-旋光活性 4、对称因素-对称面、对称中心 分子中所有的原子都在一个平面内，或是通过分子的中心， 可以用一个平面将分子分成互为实物和镜影的两半，这种分子 就具有对称面。 对称面 对称面 (E)-1,2-二氯乙烯 二氯甲烷 对称中心P 分子中有一点P,通过P点画任 何直线，如果在离P等距离的直 线两端有相同的原子或基团，则 P点为分子的对称中心

P F . Cl Cl F H 对称中心 P H C Cl Cl H H 对称面 C (E)-1,2-二氯乙烯 无对称因素-不对称分子-手性分子-旋光活性 4、 对称因素-对称面、对称中心 分子中所有的原子都在一个平面内，或是通过分子的中心， 可以用一个平面将分子分成互为实物和镜影的两半，这种分子 就具有对称面。 分子中有一点P，通过P点画任 何直线，如果在离P等距离的直 线两端有相同的原子或基团，则 P点为分子的对称中心。 二氯甲烷 对称面 Cl Cl H C H 5 旋光异构

5 旋光异构 三、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 1、对映体 外消旋体 米 CHCHCOOH 乳酸 COOH COOH OH 连在手性碳原子上的4个原 CH3 子或基团，在空间有两种排 列方式，即两种构型。 呈实物和镜影的关系，叫对映异构体。 它们使偏振光的振动平面旋转的角度相同，方向相反， 用()-乳酸和(+)-乳酸表示。 左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以 等量的左旋体和右旋体组成的体系，没有旋光活性，这 种体系叫外消旋体，用（士）表示

三、含一个手性碳原子化合物的旋光异构 乳酸 OH CH3 CHCOOH * 1、对映体 外消旋体 呈实物和镜影的关系，叫对映异构体。 它们使偏振光的振动平面旋转的角度相同，方向相反， 用(-)-乳酸和(+)-乳酸表示。 H COOH C H OH CH3 C COOH H3 C OH 连在手性碳原子上的4个原 子或基团，在空间有两种排 列方式，即两种构型。 左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以 等量的左旋体和右旋体组成的体系，没有旋光活性，这 种体系叫外消旋体，用(±)表示。 5 旋光异构

5 旋光异构 2、构型的表示方法： (1)透视式（或楔型式) COOH COOH CH3 C OH 楔-一前；虚一后；实-平面 能代表三维空间关系的透视式比较直观，但这种表示方 法写起来比较麻烦，对于结构比较复杂的分子，书写更不 方便

（1）透视式（或楔型式） 楔-前；虚-后；实-平面 2、构型的表示方法： 能代表三维空间关系的透视式比较直观，但这种表示方 法写起来比较麻烦，对于结构比较复杂的分子，书写更不 方便。 OH H3 C COOH C CH3 OH H C COOH H 5 旋光异构

5 旋光异构 (2)Fischer投影式 COOH COOH OH HO CH3 用一个“+”字，交点代表手性C,碳链放在竖键， 1号C放在上方。横-前；竖-后 COOH COOH H- OH HO H CH3 CH3

(2) Fischer投影式 用一个“+”字，交点代表手性 C，碳链放在竖键， 1号C放在上方。 横-前；竖-后 H CH3 COOH OH H CH3 COOH HO 5 旋光异构

5 旋光异构 说明：①Fischer投影式不能离开纸面翻转。 ②Fischer投影式可以在纸面旋转1800 ③Fischer投影式中基团交换偶数次构型不变。 COOH COOH CH2OH H H OH HO H H OH HO CH,OH CH,OH CH,OH COOH COOH R s s s

说明：①Fischer投影式不能离开纸面翻转。 ②Fischer投影式可以在纸面旋转1800 ③Fischer投影式中基团交换偶数次构型不变。 COOH CH2OH H OH HO H CH2OH COOH COOH H CH2OH OH COOH H HO CH2OH R S S S 5 旋光异构

5 旋光异构 3、构型的标记法 (1)D/L标记法 以甘油醛为标准物质。规定：甘油醛的Fischer投影式中， 手性C上的羟基在右边的表示右旋甘油醛，构型定为D型； 羟基在左边的表示左旋甘油醛，构型定为L型。 CHO CHO H OH HO —H CH2OH CH2OH D-(+)-甘油醛 L-（)甘油醛 COOH COOH H一 HO- H CH3 CH3 D-乳酸 L乳酸

D-乳酸 3、构型的标记法 (1) D/L标记法 D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 H CH2 OH OH CHO H CH2 OH HO CHO L-乳酸 以甘油醛为标准物质。规定：甘油醛的Fischer投影式中， 手性C上的羟基在右边的表示右旋甘油醛，构型定为D型； 羟基在左边的表示左旋甘油醛，构型定为L型。 H CH3 COOH OH H CH3 COOH HO 5 旋光异构

5 旋光异构 (2)R/S标记法 R/S标记法是根据手性C所连4个原子或基团在空间的排列 次序进行标记的。 方法是：首先按次序规则，将与手性C相连的4个原子或基 团大小排列成序。其中最小的一个，放在眼睛对面最远的位置 上，然后观察眼前的3个原子或基团，由大到小排列顺时针为 R,逆时针为S。 COOH COOH 》》》 H OH HO H RS构型.swf CH3 CH3 R-乳酸 S-乳酸

(2) R/S标记法 R/S标记法是根据手性C所连4个原子或基团在空间的排列 次序进行标记的。 方法是：首先按次序规则，将与手性C相连的4个原子或基 团大小排列成序。其中最小的一个，放在眼睛对面最远的位置 上，然后观察眼前的3个原子或基团，由大到小排列顺时针为 R, 逆时针为S。 COOH CH3 H OH HO H CH3 COOH R-乳酸 S-乳酸 5 旋光异构