第六章對(duì)映異構(gòu)

1、第六章第六章 對(duì)映異構(gòu)對(duì)映異構(gòu) (Enantiomers)(Enantiomers) 一一. . 手性與對(duì)映異構(gòu)手性與對(duì)映異構(gòu)二二. . 偏振光及旋光性偏振光及旋光性三三. . 分子的手性與對(duì)稱性分子的手性與對(duì)稱性四四. . 含一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物含一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物五五. . 含幾個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物含幾個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物六六. . 碳環(huán)化合物的立體異構(gòu)碳環(huán)化合物的立體異構(gòu)同分異構(gòu)體分類：同分異構(gòu)體分類：同同分分異異構(gòu)構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)：構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同，分子中原子相互連接的分子式相同，分子中原子相互連接的 方式和次序不同。方式和次序不同。立體異構(gòu)：立體異構(gòu)：構(gòu)造式相同，分子中原

2、子在空間的構(gòu)造式相同，分子中原子在空間的 排列方式不同。排列方式不同。碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)互變異構(gòu)互變異構(gòu)CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3CH3CH3CH2OH CH3OCH3CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3ClCH3CCH3CH2C CH3OOHCH3CH3CH3CH3環(huán)、雙鍵的存在不能使碳碳鍵旋轉(zhuǎn)造成的。環(huán)、雙鍵的存在不能使碳碳鍵旋轉(zhuǎn)造成的。碳碳鍵旋轉(zhuǎn)的結(jié)果碳碳鍵旋轉(zhuǎn)的結(jié)果分子有分子有手性手性造成的造成的順?lè)串悩?gòu)順?lè)串悩?gòu)對(duì)映異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)順?lè)串悩?gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)（旋光異構(gòu)）對(duì)映異構(gòu)（旋光異構(gòu)）CH3

3、HHCH3HHCH3HHHHCH3立立體體異異構(gòu)構(gòu)一一. . 手性與對(duì)映異構(gòu)手性與對(duì)映異構(gòu) (Chirality and Enantiomers) (Chirality and Enantiomers) 什么是手性？什么是手性？手性手性是指是指實(shí)物實(shí)物和和鏡象鏡象不能疊合的一種性質(zhì)。不能疊合的一種性質(zhì)。實(shí)物和鏡象關(guān)系實(shí)物和鏡象關(guān)系 這種具有手性，實(shí)物和鏡象不能疊合而引起的異構(gòu)這種具有手性，實(shí)物和鏡象不能疊合而引起的異構(gòu)就是就是對(duì)映異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)。實(shí)物和鏡象是一對(duì)對(duì)映體。實(shí)物和鏡象是一對(duì)對(duì)映體。例例1：HOHCH3CH3CH2HOHCH2CH3CH3CCCH3CHCH2CH3OH甲基乙基羥基CCC

4、OOHOHHCH3HOOCHOCH3H結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：中間碳原子連的四個(gè)原子（基團(tuán)）不同，這中間碳原子連的四個(gè)原子（基團(tuán)）不同，這 個(gè)中間碳原子叫個(gè)中間碳原子叫手性碳原子手性碳原子或或不對(duì)稱碳原子不對(duì)稱碳原子。例例2： 在生物體內(nèi)，大量存在手性分子。如在生物體內(nèi)，大量存在手性分子。如D(+)D(+)葡萄葡萄糖在動(dòng)物代謝中有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，糖在動(dòng)物代謝中有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，D(-)D(-)葡萄糖沒(méi)有。左葡萄糖沒(méi)有。左旋氯霉素有抗菌作用，而其對(duì)映異構(gòu)體無(wú)療效。旋氯霉素有抗菌作用，而其對(duì)映異構(gòu)體無(wú)療效。CH3CHCOOHOH 一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體是兩種不同的化合物，它們的化一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體是兩種不同的化合物，它們的化

5、學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)無(wú)差別，差別是對(duì)學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)無(wú)差別，差別是對(duì)偏振光偏振光有不同的有不同的反映。一個(gè)可以把偏振光向左旋，另一個(gè)則把偏振光反映。一個(gè)可以把偏振光向左旋，另一個(gè)則把偏振光向右旋。向右旋。 偏振光偏振光是檢驗(yàn)手性分子的一種最常用的方法。是檢驗(yàn)手性分子的一種最常用的方法。在藥物中，手性化合物占在藥物中，手性化合物占50%50%以上。以上。二二. . 偏振光及旋光性偏振光及旋光性 (Plane-Polarized Light and Rotation) 1. 1. 偏振光偏振光 光是一種電磁波，電場(chǎng)或磁場(chǎng)的振動(dòng)方向與光前進(jìn)光是一種電磁波，電場(chǎng)或磁場(chǎng)的振動(dòng)方向與光前進(jìn)的方向垂直。自然光是

6、一束在各個(gè)不同平面上，垂的方向垂直。自然光是一束在各個(gè)不同平面上，垂直于光前進(jìn)的方向上振動(dòng)的光。直于光前進(jìn)的方向上振動(dòng)的光。表示一束自然光朝著我們直射過(guò)來(lái)，表示一束自然光朝著我們直射過(guò)來(lái)，光波在一切可能的平面上振動(dòng)。光波在一切可能的平面上振動(dòng)。自然光自然光尼可爾棱鏡尼可爾棱鏡偏振光偏振光2. 2. 旋光性的測(cè)定旋光性的測(cè)定偏振光偏振光: : 僅在一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)的光。僅在一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)的光。偏振光穿過(guò)手性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，也就是光偏振光穿過(guò)手性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，也就是光會(huì)在一個(gè)不同的平面內(nèi)振動(dòng)。會(huì)在一個(gè)不同的平面內(nèi)振動(dòng)。對(duì)映體能使偏振光的振動(dòng)平面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)映體能使偏振光的振動(dòng)平面順

7、時(shí)針旋轉(zhuǎn)( (向右旋向右旋) )，這種對(duì)映體是這種對(duì)映體是右旋的右旋的(dextrorotatory)(dextrorotatory)，向左旋則為向左旋則為左旋的左旋的(levorotatory)(levorotatory)，分別用分別用(+)(+)和和()()表示。表示。12自然光自然光化合物分為兩類化合物分為兩類：一類是能使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)一定一類是能使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)一定角度，即有旋光性。另一類則沒(méi)有旋光性。角度，即有旋光性。另一類則沒(méi)有旋光性。D20= + 52.6（水）（水）+ + ：右旋：右旋 ：左旋：左旋例：例：由于由于對(duì)映體對(duì)映體有這種光學(xué)活性，所以將對(duì)映體又稱為有這種光學(xué)

8、活性，所以將對(duì)映體又稱為光光學(xué)異構(gòu)體。學(xué)異構(gòu)體。葡萄糖葡萄糖旋光儀旋光儀(polarimeter) 在盛液管中放入旋光性物質(zhì)后，偏振光將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種在盛液管中放入旋光性物質(zhì)后，偏振光將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種使偏振光平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性，使偏振光平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性，能使偏振光向右旋能使偏振光向右旋轉(zhuǎn)的，稱為轉(zhuǎn)的，稱為右旋體右旋體，用，用(+) (+) 表示；表示； 能使偏振光向左旋轉(zhuǎn)的，稱能使偏振光向左旋轉(zhuǎn)的，稱為為左旋體左旋體，用，用(-) (-) 表示。表示。旋光儀示意圖旋光儀示意圖: : 旋光儀的旋光度旋光儀的旋光度 C: C: 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度(g/ml)(g/ml) l

9、 l: : 盛液管的長(zhǎng)度盛液管的長(zhǎng)度 t: t: 測(cè)定時(shí)的溫度測(cè)定時(shí)的溫度 : : 光源的波長(zhǎng)光源的波長(zhǎng) 偏振光旋轉(zhuǎn)的角度偏振光旋轉(zhuǎn)的角度稱為稱為旋光度旋光度。旋光度。旋光度與盛液管的長(zhǎng)度、溶液的濃度、光源的波長(zhǎng)、測(cè)定與盛液管的長(zhǎng)度、溶液的濃度、光源的波長(zhǎng)、測(cè)定時(shí)的溫度、所用的溶劑的關(guān)系。時(shí)的溫度、所用的溶劑的關(guān)系。通常用通常用比旋光度比旋光度 t t 來(lái)表示物質(zhì)的旋光屬性。來(lái)表示物質(zhì)的旋光屬性。 通常規(guī)定：通常規(guī)定：1ml1ml含含1g1g旋光物質(zhì)濃度的溶液放在旋光物質(zhì)濃度的溶液放在1dm1dm長(zhǎng)的長(zhǎng)的旋光管中測(cè)得的旋光度為該物質(zhì)的比旋光度。旋光管中測(cè)得的旋光度為該物質(zhì)的比旋光度。公式如下：

10、公式如下： Cl 通常將測(cè)定時(shí)的溫度和偏正光的波長(zhǎng)標(biāo)出通常將測(cè)定時(shí)的溫度和偏正光的波長(zhǎng)標(biāo)出: : 溶劑對(duì)比旋光度也有影響溶劑對(duì)比旋光度也有影響, ,所以也要注明溶劑所以也要注明溶劑. .例例: : 在在2020時(shí)時(shí), ,以鈉光燈為光源測(cè)得葡萄糖水溶液的比旋光以鈉光燈為光源測(cè)得葡萄糖水溶液的比旋光度為右旋度為右旋52.552.5, ,記為記為: : t )(5 .5220水D “D”“D”代表鈉光波長(zhǎng)代表鈉光波長(zhǎng). .因鈉光波長(zhǎng)因鈉光波長(zhǎng)589nm589nm相當(dāng)于太陽(yáng)光譜中相當(dāng)于太陽(yáng)光譜中的的D D線線. . 比旋光度比旋光度的標(biāo)記方法的標(biāo)記方法三三. . 分子的手性與分子的對(duì)稱性分子的手性與分

11、子的對(duì)稱性 (Chirality and Symmetry of Molecule) 分子與其鏡象是否能互相疊合決定于分子本身的對(duì)稱分子與其鏡象是否能互相疊合決定于分子本身的對(duì)稱性。即性。即分子的手性與分子的對(duì)稱性有關(guān)分子的手性與分子的對(duì)稱性有關(guān)。對(duì)稱元素：對(duì)稱元素： 對(duì)稱面、對(duì)稱中心、對(duì)稱軸。對(duì)稱面、對(duì)稱中心、對(duì)稱軸。1. 1. 對(duì)稱面（對(duì)稱面（） 定義：定義： 若有一個(gè)平面，能將分子切成兩部分，一若有一個(gè)平面，能將分子切成兩部分，一部分正好是另一部分的鏡象，這個(gè)平面就是這個(gè)分子的部分正好是另一部分的鏡象，這個(gè)平面就是這個(gè)分子的對(duì)稱面。對(duì)稱面。 CHClClH有兩個(gè)對(duì)稱面：有兩個(gè)對(duì)稱面：CH

12、HClCCl可看出可看出H-C-HH-C-H平面上下翻轉(zhuǎn)平面上下翻轉(zhuǎn)180180度，實(shí)物和鏡象重疊。它們是度，實(shí)物和鏡象重疊。它們是一種化合物。一種化合物。CHClClHClClHHClClHH分子中有一個(gè)對(duì)稱面。分子中有一個(gè)對(duì)稱面。三元環(huán)所在平面左右翻轉(zhuǎn)三元環(huán)所在平面左右翻轉(zhuǎn)180180度，實(shí)度，實(shí)物和鏡象重疊。物和鏡象重疊。結(jié)論結(jié)論：有對(duì)稱面的分子，實(shí)物和鏡象能重疊，無(wú)手性，有對(duì)稱面的分子，實(shí)物和鏡象能重疊，無(wú)手性， 無(wú)對(duì)映異構(gòu)體，無(wú)旋光性。無(wú)對(duì)映異構(gòu)體，無(wú)旋光性。CHClClH3CCHCHCH3H3CCHCH例：例：1個(gè)個(gè)2個(gè)個(gè)無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)數(shù)個(gè)上述四個(gè)分子都無(wú)手性上述四個(gè)分子都無(wú)手性O(shè)O1個(gè)

13、個(gè)2. 2. 對(duì)稱中心對(duì)稱中心( i )( i )定義：定義：分子中有一點(diǎn)分子中有一點(diǎn) P P ，以分子任何一點(diǎn)與其連線，以分子任何一點(diǎn)與其連線，都能在延長(zhǎng)線上找到自己的鏡象，則都能在延長(zhǎng)線上找到自己的鏡象，則 P P 點(diǎn)為該分子的點(diǎn)為該分子的對(duì)稱中心。對(duì)稱中心。例：例：HHHHClFFClHHHHFClClF有對(duì)稱中心有對(duì)稱中心鏡象和實(shí)物能重疊，無(wú)手性鏡象和實(shí)物能重疊，無(wú)手性結(jié)論：結(jié)論：有對(duì)稱中心的分子，實(shí)物和鏡象能重疊，無(wú)手有對(duì)稱中心的分子，實(shí)物和鏡象能重疊，無(wú)手 性，無(wú)對(duì)映異構(gòu)體，無(wú)旋光性。性，無(wú)對(duì)映異構(gòu)體，無(wú)旋光性。例：環(huán)丁烷例：環(huán)丁烷HHHHHHHHPHHHHHHHH鏡象和實(shí)物能重疊

14、，無(wú)手性。鏡象和實(shí)物能重疊，無(wú)手性。有對(duì)稱中心有對(duì)稱中心3. 3. 對(duì)稱軸對(duì)稱軸定義定義: : 穿過(guò)分子畫一直線穿過(guò)分子畫一直線, ,以它為軸旋轉(zhuǎn)一定角度后以它為軸旋轉(zhuǎn)一定角度后, ,可以獲得于原來(lái)分子相同的構(gòu)型可以獲得于原來(lái)分子相同的構(gòu)型, ,這一直線叫對(duì)稱軸這一直線叫對(duì)稱軸. .HHHHHHHHCn36090C4 ( )HHClHCC3ClHCHCClC2HHClClHHClClC2鏡象和實(shí)物不能重疊，用旋光儀測(cè)定，一個(gè)是左旋，鏡象和實(shí)物不能重疊，用旋光儀測(cè)定，一個(gè)是左旋，另一個(gè)則是右旋，是兩種化合物。另一個(gè)則是右旋，是兩種化合物。結(jié)論：結(jié)論：對(duì)稱軸不能作為分子有無(wú)手性的判對(duì)稱軸不能作為分

15、子有無(wú)手性的判 據(jù)。據(jù)。結(jié)論：結(jié)論：判斷一個(gè)分子有無(wú)手性，一般只要判斷這個(gè)分子判斷一個(gè)分子有無(wú)手性，一般只要判斷這個(gè)分子有沒(méi)有對(duì)稱面、對(duì)稱中心，若既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)有對(duì)稱有沒(méi)有對(duì)稱面、對(duì)稱中心，若既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)有對(duì)稱中心，那么這個(gè)分子有手性，有對(duì)映異構(gòu)體，有旋光性；中心，那么這個(gè)分子有手性，有對(duì)映異構(gòu)體，有旋光性；若分子中有對(duì)稱面或者有對(duì)稱中心，則這個(gè)分子無(wú)手性。若分子中有對(duì)稱面或者有對(duì)稱中心，則這個(gè)分子無(wú)手性。例：例：CH3HHOHHCH3分子中既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)分子中既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)有對(duì)稱中心，有手性。有對(duì)稱中心，有手性。對(duì)映異構(gòu)體為：對(duì)映異構(gòu)體為：CH3HHOHHCH3即即 ：分子中無(wú)：分

16、子中無(wú)也無(wú)也無(wú) i i ，有手性，有手性 。有。有或有或有 i i ，無(wú)手性，無(wú)手性 。OO有有，無(wú)手性，無(wú)手性O(shè)O無(wú)無(wú)，無(wú)，無(wú) i i 有手性有手性O(shè)OOO無(wú)無(wú)，無(wú)，無(wú) i i 有手性有手性O(shè)OOO有有 i i，無(wú)手性，無(wú)手性四四. . 含一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物含一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物 (Compound with One Asymmetry Carbon ) 含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物有兩個(gè)互為鏡象的對(duì)含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物有兩個(gè)互為鏡象的對(duì)映體。兩個(gè)對(duì)映體都有手性。映體。兩個(gè)對(duì)映體都有手性。例：例：CH3CHOHCOOH*乳酸乳酸HCCH3COOHOHHCH3CCOOHHO一

17、對(duì)對(duì)映體一對(duì)對(duì)映體1. 1. 對(duì)映異構(gòu)體的命名對(duì)映異構(gòu)體的命名. .次序規(guī)則次序規(guī)則A. A. 游離價(jià)所在原子，按原子序數(shù)排列，原子序數(shù)大為游離價(jià)所在原子，按原子序數(shù)排列，原子序數(shù)大為較優(yōu)基團(tuán)，同位素原子按原子量排列，原子量大為較較優(yōu)基團(tuán)，同位素原子按原子量排列，原子量大為較優(yōu)基團(tuán)。優(yōu)基團(tuán)。例：例：OHNH2CH3B. B. 若游離價(jià)所連的四個(gè)原子比較不出來(lái)，次序無(wú)法若游離價(jià)所連的四個(gè)原子比較不出來(lái)，次序無(wú)法 確定則要外推。確定則要外推。例：例：CH2OHCH2CH3H H OH H C 較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)CH3CH2CH3H H CH H HCHCH3CH3CH2CHCH3CH3H C CH

18、H C較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)C. C. 若游離價(jià)所連碳上連有雙鍵或叁鍵時(shí)，將雙鍵或叁鍵若游離價(jià)所連碳上連有雙鍵或叁鍵時(shí)，將雙鍵或叁鍵 作單鍵。作單鍵。CH2CH3H H CH C CCHCH2較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)OHCH3COCOCOHCH3O O CO O HO O OH H H第一較優(yōu)第一較優(yōu)第二較優(yōu)第二較優(yōu)第三較優(yōu)第三較優(yōu)CH3H H HC C C較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán). R. R、S S 命名命名A. A. 按次序規(guī)則將按次序規(guī)則將 abcd abcd 排列。排列。IUPAC IUPAC 規(guī)定對(duì)映異構(gòu)體用規(guī)定對(duì)映異構(gòu)體用 R R、S S命名。命名。B. B. 找出最小，放在對(duì)面，將其它

19、三個(gè)原子基團(tuán)排序，找出最小，放在對(duì)面，將其它三個(gè)原子基團(tuán)排序， 從較優(yōu)基團(tuán)到不較優(yōu)基團(tuán)，若是順時(shí)針則為從較優(yōu)基團(tuán)到不較優(yōu)基團(tuán)，若是順時(shí)針則為 R ,R ,若若 是反時(shí)針則為是反時(shí)針則為 S S 。*Cabcd 例如：例如： R-SR-S標(biāo)記法標(biāo)記法RS順時(shí)針順時(shí)針?lè)磿r(shí)針?lè)磿r(shí)針基團(tuán)次序?yàn)椋夯鶊F(tuán)次序?yàn)椋篴bcdHCCH3COOHOHS(+)S(+)乳乳酸酸HCH3CCOOHHO（R)(-)R)(-)乳乳酸酸對(duì)映異構(gòu)體：對(duì)映異構(gòu)體：CCCH3CH2CH3OHHCH3CH2CH3OHH(S)2(S)2丁醇丁醇(R)2(R)2丁醇丁醇注意注意: R: R、S S與右旋、左旋沒(méi)有一定關(guān)系。與右旋、左旋沒(méi)有

20、一定關(guān)系。CHOHCHCH2H3C(S)3(S)3丁烯丁烯22醇醇CHOHCOOH(S)2(S)2羥基苯乙酸羥基苯乙酸2. 2. 對(duì)映異構(gòu)體的表示方法對(duì)映異構(gòu)體的表示方法常有兩種表示方法常有兩種表示方法透視式透視式費(fèi)歇投影式（費(fèi)歇投影式（FischerFischer）. . 費(fèi)歇投（費(fèi)歇投（FischerFischer）影式影式給定一個(gè)化合物的構(gòu)造式，怎么寫出費(fèi)歇投影式？給定一個(gè)化合物的構(gòu)造式，怎么寫出費(fèi)歇投影式？例：例：*CHXRR規(guī)定：規(guī)定：一般將碳鏈放在豎直方向，將碳鏈中編號(hào)為一般將碳鏈放在豎直方向，將碳鏈中編號(hào)為1 1的的放在豎線上方；手性碳在紙面上，豎線在紙面下，放在豎線上方；手性碳

21、在紙面上，豎線在紙面下， 橫橫線在紙面上方。線在紙面上方。RRHX例：例：CH3COOHHHOCH3OHCOOHH例：例：CH3CHOHCOOH*的對(duì)映異構(gòu)的對(duì)映異構(gòu)用費(fèi)歇投影式寫出用費(fèi)歇投影式寫出FischerFischer投影式能不能在紙面上隨便轉(zhuǎn)動(dòng)、翻動(dòng)呢？投影式能不能在紙面上隨便轉(zhuǎn)動(dòng)、翻動(dòng)呢？CH3COOHHHO( S )HOCOOHHOHCH3( R )不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)COOHHOHCH3( S )180轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)可在紙面上轉(zhuǎn)可在紙面上轉(zhuǎn)18018090轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)或或270COOHHOH( R )H3C不能在紙面上轉(zhuǎn)不能在紙面上轉(zhuǎn)90 90 或或270270 Fische

22、rFischer投影式規(guī)則：投影式規(guī)則：. .不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)。不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)。. .不能在紙面上轉(zhuǎn)不能在紙面上轉(zhuǎn)90 90 或或270 270 。 . .可在紙面上轉(zhuǎn)可在紙面上轉(zhuǎn)180 180 ，或在紙面上平移。，或在紙面上平移。將將FischerFischer投影式中任意兩個(gè)原子或原子團(tuán)對(duì)調(diào)，則由投影式中任意兩個(gè)原子或原子團(tuán)對(duì)調(diào)，則由 R R 轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為 S S ；將；將FischerFischer投影式中三個(gè)原子或原子團(tuán)按一定投影式中三個(gè)原子或原子團(tuán)按一定方向依次輪換位置，化合物構(gòu)型不變。方向依次輪換位置，化合物構(gòu)型不變。CH3COOHH( S )OHCH3COOHH( R )OHCH3

23、COOHH( R )OHCOOHH( R )CH3OH. D. D、L L命名命名OHHCHOCH2OHHCHOCH2OHHO DD甘油醛甘油醛LL甘油醛甘油醛在在FischerFischer投影式中，以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)，人為規(guī)定投影式中，以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)，人為規(guī)定羥基寫在右的為羥基寫在右的為 D D 型，羥基寫在左的為型，羥基寫在左的為 L L 型。型。若有幾個(gè)不對(duì)稱碳原子，在若有幾個(gè)不對(duì)稱碳原子，在FischerFischer投影式中以標(biāo)號(hào)高的投影式中以標(biāo)號(hào)高的手性碳確定手性碳確定 D D、L L 。例：例：COOHCOOHHOHHOHDCOOHCOOHHOHHHOLD D、L L與旋光方向無(wú)關(guān)

24、，是人為規(guī)定的。與旋光方向無(wú)關(guān)，是人為規(guī)定的。對(duì)于對(duì)于* *CFClBrI CFClBrI 很難命名。很難命名。 所以所以D D、L L 已被已被R R、S S代替，只代替，只有在糖類和氨基酸中用。有在糖類和氨基酸中用。3. 3. 對(duì)映異構(gòu)體的性質(zhì)和外消旋體對(duì)映異構(gòu)體的性質(zhì)和外消旋體通常對(duì)映異構(gòu)體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都相同，差別通常對(duì)映異構(gòu)體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都相同，差別就是旋光方向不同。就是旋光方向不同。20()乳酸乳酸 m.p 53 D 3.82 pKa 3.97例例 (+)乳酸乳酸 m.p 53 D +3.82 pKa 3.9720但在特殊條件下，對(duì)映異構(gòu)體的性質(zhì)有差別，即在手但在特殊

25、條件下，對(duì)映異構(gòu)體的性質(zhì)有差別，即在手性條件下（手性試劑、手性溶劑、手性催化劑存在下）性條件下（手性試劑、手性溶劑、手性催化劑存在下）左旋、右旋的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相差特別大。左旋、右旋的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相差特別大。例：右旋葡萄糖在生物體內(nèi)作用很大。例：右旋葡萄糖在生物體內(nèi)作用很大。綠霉素左旋可以治病而右旋不能。綠霉素左旋可以治病而右旋不能。外消旋體同左旋體或右旋體的物理性質(zhì)有差別，但化學(xué)外消旋體同左旋體或右旋體的物理性質(zhì)有差別，但化學(xué)性質(zhì)相同。性質(zhì)相同。()乳酸乳酸 m.p 18(+)乳酸乳酸 m.p 53 ()乳酸乳酸 m.p 53 例：比較左旋乳酸和右旋乳酸下列各項(xiàng)的異同例：比較左旋乳

26、酸和右旋乳酸下列各項(xiàng)的異同1. bp 2. mp 3. d 4. D 5. n 6. Sol 7. 構(gòu)型構(gòu)型 20不同不同不同不同五五. . 含幾個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物含幾個(gè)不對(duì)稱碳原子的化合物 (Compound with More Than One Asymmetry Carbon ) 1. 1. 含兩個(gè)不相同的不對(duì)稱碳原子的化合物含兩個(gè)不相同的不對(duì)稱碳原子的化合物COOHOHClHHCOOHCOOHClHHCOOHHOOHCOOHClHHCOOHCOOHClHHCOOHHOssRRsRRs可以平移、轉(zhuǎn)動(dòng)可以平移、轉(zhuǎn)動(dòng)180180，看有沒(méi)有重疊的？，看有沒(méi)有重疊的？有幾個(gè)對(duì)映異構(gòu)體？有幾個(gè)

27、對(duì)映異構(gòu)體？例：例：HOOCCHOHCH ClCOOH*OHCCHOHCH2OHCHOH*例：例：OHOHHHCHOCHOCH2OHHHHOHOCHOCH2OHHHHOCHOOHCH2OHHOHHCHOHOCH2OHRRRRss ss總結(jié)：總結(jié)：（）（）（）（）ABRSRSSRRS（） （）（）（）一對(duì)對(duì)映體一對(duì)對(duì)映體 一對(duì)對(duì)映體一對(duì)對(duì)映體 注意注意: :（）與（）與（）、（）、（）與（）與（）等摩爾混合構(gòu)成外消）等摩爾混合構(gòu)成外消旋體旋體。 （）與與（）、）、 （）與與（）、（）、（）與與（） 、 （）與與（）分別是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體。分別是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體。非對(duì)映異構(gòu)體非對(duì)映異構(gòu)體不成鏡象關(guān)

28、系的對(duì)映異構(gòu)體。不成鏡象關(guān)系的對(duì)映異構(gòu)體。2. 2. 含有兩個(gè)以上的不相同的不對(duì)稱碳原子的化合物含有兩個(gè)以上的不相同的不對(duì)稱碳原子的化合物不相同的不對(duì)不相同的不對(duì)稱碳原子數(shù)稱碳原子數(shù)對(duì)映異構(gòu)體數(shù)對(duì)映異構(gòu)體數(shù)外消旋體數(shù)外消旋體數(shù)1212423844168n2n2n-13. 3. 含有兩個(gè)相同的不對(duì)稱碳原子的化合物含有兩個(gè)相同的不對(duì)稱碳原子的化合物COOHCHOHCHOH*HOOC例：例：酒石酸酒石酸OHHHCOOHCOOHHOOHHHHOCOOHCOOHHHCOOHCOOHOHOH有對(duì)稱面，無(wú)對(duì)有對(duì)稱面，無(wú)對(duì)映異構(gòu)體，無(wú)旋映異構(gòu)體，無(wú)旋光性內(nèi)消旋體。光性內(nèi)消旋體。RRssRs分子內(nèi)含有平面對(duì)稱性

29、因分子內(nèi)含有平面對(duì)稱性因素的沒(méi)有旋光性的立體異素的沒(méi)有旋光性的立體異構(gòu)體稱為內(nèi)消旋體。構(gòu)體稱為內(nèi)消旋體。(meso)(meso)HOCOOHHCOOHHOH注意：注意：雖然雖然FischerFischer投影式是一種重疊式構(gòu)象，投影式是一種重疊式構(gòu)象，鍵鍵一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面就消失，就產(chǎn)生對(duì)映異構(gòu)體，但由于一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面就消失，就產(chǎn)生對(duì)映異構(gòu)體，但由于鍵旋轉(zhuǎn)，構(gòu)象引起的對(duì)映異構(gòu)體總是成對(duì)出現(xiàn)，因此，鍵旋轉(zhuǎn)，構(gòu)象引起的對(duì)映異構(gòu)體總是成對(duì)出現(xiàn)，因此，只要找出一個(gè)構(gòu)象有對(duì)稱面或有對(duì)稱中心，可考慮它只要找出一個(gè)構(gòu)象有對(duì)稱面或有對(duì)稱中心，可考慮它無(wú)手性。無(wú)手性。 所以酒石酸有所以酒石酸有3 3種立體異構(gòu)體。種立體

30、異構(gòu)體。 mp D(水水) 溶解度溶解度(g/100ml) pKa1 pKa(+)-酒石酸酒石酸 170oc +12.0 139 2.98 4.23(-)-酒石酸酒石酸 170oc -12.0 139 2.98 4.23( )-酒石酸酒石酸 (dl) 206oc 0 20.6 2.96 4.24meso-酒石酸酒石酸 140oc 0 125 3.11 4.80酒石酸性質(zhì)分析：酒石酸性質(zhì)分析：4. 4. 三羥基戊二酸三羥基戊二酸*CHOHCHOHCHOH*COOH HOOC12345 3 3號(hào)碳有無(wú)手性要具體分析號(hào)碳有無(wú)手性要具體分析三羥基戊二酸有四種立體異構(gòu)體三羥基戊二酸有四種立體異構(gòu)體3 3

31、號(hào)碳無(wú)手性號(hào)碳無(wú)手性3 3號(hào)碳無(wú)手性號(hào)碳無(wú)手性RRRRssss3 3號(hào)碳有手性號(hào)碳有手性3 3號(hào)碳有手性號(hào)碳有手性(2R, 4R) (2S, 4S) (2R, 3 r, 4S)(2R, 3s, 4S)HCOOHOHHOHCOOHHOHHOCOOHHHOHCOOHHOHHCOOHOHHOHCOOHHOHHCOOHOHHOHCOOHHOH假不對(duì)稱碳原子假不對(duì)稱碳原子假不對(duì)稱碳原子：假不對(duì)稱碳原子：一個(gè)碳原子（一個(gè)碳原子（A A）若和兩個(gè)相同取代的不對(duì)稱碳原）若和兩個(gè)相同取代的不對(duì)稱碳原子相連而且當(dāng)這兩個(gè)取代基構(gòu)型相同時(shí)。該碳原子子相連而且當(dāng)這兩個(gè)取代基構(gòu)型相同時(shí)。該碳原子為對(duì)稱碳原子，而若這兩個(gè)取

32、代基構(gòu)型不同時(shí)，則為對(duì)稱碳原子，而若這兩個(gè)取代基構(gòu)型不同時(shí)，則該碳原子為不對(duì)稱碳原子，則（該碳原子為不對(duì)稱碳原子，則（A A）為假不對(duì)稱碳）為假不對(duì)稱碳原子。原子。假不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型用小假不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型用小r r, , 小小s s表示。在判別表示。在判別構(gòu)型時(shí)，構(gòu)型時(shí)，R R S S，順，順 反。反。六六. . 碳環(huán)化合物的立體異構(gòu)碳環(huán)化合物的立體異構(gòu) (Stereoisomerism of Cyclic Compounds) 1. 1. 環(huán)丙烷衍生物環(huán)丙烷衍生物HHCOOHCOOHHHCOOHCOOH 順順 反反順?lè)串悩?gòu)體中有對(duì)映異構(gòu)體嗎？順式中有順?lè)串悩?gòu)體中有對(duì)映異構(gòu)體嗎？順式中有1

33、 1個(gè)個(gè)，無(wú)對(duì)，無(wú)對(duì)映異構(gòu)體。反式中無(wú)映異構(gòu)體。反式中無(wú)又無(wú)又無(wú) i i 有對(duì)映異構(gòu)體。有對(duì)映異構(gòu)體。HHCOOHCOOHCOOHHOOC例：寫出例：寫出立體異構(gòu)體立體異構(gòu)體因此有因此有3 3種立體異構(gòu)體，其中種立體異構(gòu)體，其中與與是一對(duì)對(duì)映體。是一對(duì)對(duì)映體。2. 2. 環(huán)己烷衍生物環(huán)己烷衍生物例：例：HHCH3H3C最穩(wěn)定的構(gòu)象是：最穩(wěn)定的構(gòu)象是：既無(wú)既無(wú)又無(wú)又無(wú) i i，有對(duì)映異構(gòu)體有對(duì)映異構(gòu)體H3CHHCH3HHCH3CH3HHCH3CH3既無(wú)既無(wú)又無(wú)又無(wú) i i，有對(duì)映異構(gòu)體，有對(duì)映異構(gòu)體 ，但由于單鍵的旋轉(zhuǎn)，但由于單鍵的旋轉(zhuǎn)，可轉(zhuǎn)為可轉(zhuǎn)為 ，而，而與與是相同的。所以是相同的。所以無(wú)對(duì)

34、映異構(gòu)體。無(wú)對(duì)映異構(gòu)體。結(jié)論：結(jié)論：由構(gòu)象引起的對(duì)映異構(gòu)體可不考慮，將環(huán)作為一由構(gòu)象引起的對(duì)映異構(gòu)體可不考慮，將環(huán)作為一 個(gè)平面對(duì)待。個(gè)平面對(duì)待。只要找出一個(gè)構(gòu)象有對(duì)稱面或有對(duì)稱中心，可認(rèn)為只要找出一個(gè)構(gòu)象有對(duì)稱面或有對(duì)稱中心，可認(rèn)為它無(wú)手性。它無(wú)手性。練習(xí)：練習(xí)：CH3CH3COOHHOOCHH無(wú)無(wú)、i i有手性有手性有有無(wú)手性無(wú)手性COOHHOOCHH有有 i i無(wú)手性無(wú)手性HHCOOHBr無(wú)無(wú)、i i有手性有手性CH3CH3有有無(wú)手性無(wú)手性ClBr練習(xí)：下列化合物是否有旋光性？練習(xí)：下列化合物是否有旋光性？HHHCOOHCOOHClClCl無(wú)無(wú)、i i ，有旋光性，有旋光性有有，無(wú)旋光性

35、，無(wú)旋光性CH3CH3HCOOHCCH2CCH2CH2CH2CHOOCH無(wú)無(wú)、i i ，有旋光性，有旋光性COOHHHCOOHClCl有有，無(wú)旋光性，無(wú)旋光性ClBr(R,R)1(R,R)1氯氯 2 2 溴環(huán)戊烷溴環(huán)戊烷ClBr(S,S) 1 (S,S) 1 氯氯 2 2 溴環(huán)戊烷溴環(huán)戊烷無(wú)無(wú)、i i ，有旋光性，有旋光性練習(xí)：練習(xí)：下面化合物有幾種立體異構(gòu)體，并用下面化合物有幾種立體異構(gòu)體，并用R, S R, S 命名命名ClBr解：有解：有4 4種立體異構(gòu)體：種立體異構(gòu)體：注意：注意：只考慮順、反異構(gòu)體和對(duì)映異構(gòu)體，構(gòu)象異構(gòu)體不考慮。只考慮順、反異構(gòu)體和對(duì)映異構(gòu)體，構(gòu)象異構(gòu)體不考慮。(R,

36、 S) 1 (R, S) 1 氯氯 3 3 溴環(huán)溴環(huán)戊烷戊烷BrClBrClBrClBrCl(R, R) 1 (R, R) 1 氯氯 3 3 溴環(huán)溴環(huán)戊烷戊烷(S, R) 1 (S, R) 1 氯氯 3 3 溴環(huán)溴環(huán)戊烷戊烷(S, S) 1 (S, S) 1 氯氯 3 3 溴環(huán)溴環(huán)戊烷戊烷以上四個(gè)分子中都無(wú)以上四個(gè)分子中都無(wú)、i i ，有旋光性。，有旋光性。NO2COOHCOOHNO2CCCHCH3H3CHH2NHNH2HCHCH3HH3C練習(xí)：判斷下列化合物之間的關(guān)系：練習(xí)：判斷下列化合物之間的關(guān)系：與與與與與與解：解：1.2.3.1. 1. 一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體2. 2. 同一化合物同一化合物3. 3. 同一化合物同一化合物 費(fèi)歇爾是從十九世紀(jì)后半期到二十世紀(jì)初的有機(jī)化學(xué)家中費(fèi)歇爾是從十九世紀(jì)后半期到二十世紀(jì)初的有機(jī)化學(xué)家中留下豐功偉績(jī)的人。由師生關(guān)系聯(lián)系起來(lái)的德國(guó)化學(xué)家猶如群留下豐功偉績(jī)的人。由師生關(guān)系聯(lián)系起來(lái)的德國(guó)化學(xué)家猶如群峰高聳，那就是李比希、凱庫(kù)勒、拜爾、費(fèi)歇爾等著名學(xué)者。峰高聳，那就是李比希、凱庫(kù)勒、拜爾、費(fèi)歇爾等著名學(xué)者。 費(fèi)歇爾于費(fèi)歇爾于18521852年年1010月月9 9日出生在萊茵地區(qū)科隆附近的奧伊爾日出生在萊茵地區(qū)科隆附近的奧伊爾斯金鎮(zhèn)，兄弟姐妹八人中排行最小，兩個(gè)哥哥早逝，成為獨(dú)子。斯金鎮(zhèn)，兄弟