中国科学技术大学：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第八章 立体化学

第八章立体化学 一、异构体的分类 碳链（碳架）异构 官能团位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构 同分异构 顺反异构 构型异构 立体异构 光学异构 构象异构

第八章 立体化学 一、异构体的分类 同分异构 构造异构 碳链（碳架）异构 官能团位置异构 官能团异构 互变异构 立体异构 构型异构 构象异构 顺反异构 光学异构

立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序 相同，但在空间的排列方向不同而引起的异构体。 立体化学的任务：研究分子的立体形象及与立体形象相联系 的特殊物理性质和化学性质的科学。 对映异构 观察如下模型将发现：这两个模型化合物互为实物和镜像，但它 们不能重合.因此他们是一对异构体，互为对映，称为对映异构体。 00 H OH

立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序 相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。 立体化学的任务：研究分子的立体形象及与立体形象相联系 的特殊物理性质和化学性质的科学。 对映异构 观察如下模型将发现: 这两个模型化合物互为实物和镜像, 但它 们不能重合. 因此他们是一对异构体, 互为对映, 称为对映异构体。 COOH CH3 OH H H3C OH COOH H - -

对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手 互为镜像，它们不能重合。就象左手的手套带在右 手上总是不合适。为此也把实物和镜像不能重合的 现象称为手性。具有手性的分子叫手性分子（或者 说：不能与其镜象叠合的分子为手性分子)。 注意： 任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能 重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一 物质，是非手性的，无对映体

对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手 互为镜像，它们不能重合。就象左手的手套带在右 手上总是不合适。为此也把实物和镜像不能重合的 现象称为手性。具有手性的分子叫手性分子（或者 说：不能与其镜象叠合的分子为手性分子）。 注意： 任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能 重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一 物质，是非手性的，无对映体

对映异构体的性质 COOH 00H 一对对映体结构 差别很小，因此 它们具有相同的 bp,mp,溶解度 等，化学性质也 (S)(+)乳酸 ()()乳酸 基本相同。很难 mp 530C mp 530C 用一般的物理或 [a]b=+3.82 [ab-3.82 化学方法区分。 pKa=3.79(25C) pKa=3.83(25C) 但它们对平面偏 振光的作用不同： 一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体；另一个可使平 面偏振光向左旋，称为左旋体。二者旋转角度相同。因此 对映异构也叫做旋光异构

对映异构体的性质 (S)-(+)-乳酸 (R)-(-)-乳酸 mp 53oC mp 53oC []D = +3.82 []D = -3.82 pKa=3.79(25 oC) pKa=3.83(25 oC) 15 15 C HO COOH H CH3 C COOH CH3 H OH 一对对映体结构 差别很小，因此 它们具有相同的 bp，mp，溶解度 等，化学性质也 基本相同。很难 用一般的物理或 化学方法区分。 但它们对平面偏 振光的作用不同： 一个可使平面偏振光向右旋，称为右旋体；另一个可使平 面偏振光向左旋，称为左旋体。二者旋转角度相同。因此 对映异构也叫做旋光异构

特点： *1结构：镜影与实物关系 *2内能：内能相同。 *3物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有 区别。 *4旋光能力相同，旋光方向相反。 镜像的不重合性是产生对映异构现象的充分 必要条件

特 点： *1 结构：镜影与实物关系 *2 内能：内能相同。 *3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有 区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。 镜像的不重合性是产生对映异构现象的充分 必要条件

偏振光和比旋光度 光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向 垂直。 平面偏振光 如果让光通过一个象栅栏一样的Ncol棱镜（起偏 镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴 方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能 在一个方向上振动，象这种只在一个平面上振动的光， 称为平面偏振光，简称偏振光或偏光

二、偏振光和比旋光度 光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向 垂直。 如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏 镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴 方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能 在一个方向上振动，象这种只在一个平面上振动的光， 称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。 平面偏振光

那么，偏振光能否透过第二个Nicol棱镜（检偏镜 取决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否 则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里 面装入两种不同的物质： 亮 暗 丙酸 亮 乳酸

那么，偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜 (检偏镜) 取决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否 则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里 面装入两种不同的物质： 亮 丙 酸 α 亮 暗 乳 酸

结论： 物质有两类： (1)旋光性物质一 能使偏振光振动面旋转的性 质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物 质。 (2)非旋光性物质一不具有旋光性的物质，叫 做非旋光性物质。 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为光度， 以“a”表示。 顺时针； 右旋，以“d”或“+”表示。 其旋光方向 逆时针 左旋，以“1”或“一”表示

结论： 物质有两类： （1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性 质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物 质。 （2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫 做 非旋光性物质。 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度， 以“”表示。 其旋光方向 顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示

但旋光度“α”受温度、光源、浓度、管长等许多因素的 影响，为了便于比较，常用比旋光度I来表示： [al cXI 式中：a为旋光仪测得试样的旋光度； c为试样的质量浓度，单位g.m; 1为盛液管的长度，单位dm。 t测样时的温度。 入为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以D表示） 比旋光度表示：盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml时的 旋光度

但旋光度“”受温度、光源、浓度、管长等许多因素的 影响，为了便于比较，常用比旋光度[]来表示： [ ] l t × = c   l 式中： α 为旋光仪测得试样的旋光度； c 为试样的质量浓度，单位 g . ml1; l 为盛液管的长度，单位 dm 。 t 测样时的温度。 l 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)。 比旋光度表示：盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml时的 旋光度

三、分子的手性和对称性 1、对称因素 (1).对称面 假如有一个平面可以把分子分割成两部分， 而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就 是分子的对称面。 COOH H.C CH H

三、分子的手性和对称性 1、对称因素 (1). 对称面 ： 假如有一个平面可以把分子分割成两部分， 而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就 是分子的对称面