光学异构对映异构体

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1、O ptical isomerism构 造 异 构 碳 链 异 构官 能 团 异 构位 置 异 构互 变 异 构立 体 异 构 构 象 异 构顺 反 异 构 （ 几 何 异 构 ）旋 光 异 构 （ 光 学 异 构 ） 构 型同分异构 普 通 光 和 偏 振 光 1.偏 振 光 5-1 旋 光 异 构 现 象一 、 偏 振 光 和 旋 光 活 性 旋 光 仪 示 意 图2.旋 光 活 性 3.旋 光 度 4.旋 光 仪 5.比旋光度 c l 或 d l t = 例 ，肌 肉 运 动 产 生 的 乳 酸 = 3.8 ( )或 -， 旋糖 发 酵 产 生 的 乳 酸 = 3.8 ( )或 l-，

2、左 旋牛 奶 发 酵 产 生 的 乳 酸 =0 ( )或 l- 二 、 分 子 的 手 征 性 和 旋 光 活 性 1.手征性（手性或不对称性） 手 征 性 手 的 特 性 ： 实 物 和 镜 像 不 能重 叠 的 特 性 。 人 的 左 、 右 手 分 别 与 自 己 的 镜 像 不 能重 叠 ， 且 二 者 具 有 互 为 实 物 和 镜 像 不 能 重 叠 的关 系 。 2. 手征性分子 与 自 己 的 镜 像 不 能 重 叠 的分 子 。 充 要 条 件 3.手征性碳原子（不对称碳原子） sp3杂 化 的 碳 原 子 所 连 的 4 个 基 团 不 相同 ： C* 。 例 如 ： *

3、OHCH3CHCOOH 4.对映体 如 果 两 个 旋 光 异 构 体 互 为 实 物 和 镜 像 不 能重 叠 的 关 系 。 例 如 ， 肌 肉 运 动产 生 的 乳 酸 和 糖 发 酵 产 生 的 乳 酸 就 是 一 对 对 映体 。 一 对 对 映 体 比 旋 光 度 相 等 ， 方 向 相 反 。 *OHCH3CHCOOH肌 肉 运 动 产 生 的 乳 酸 ： = 3.8 ， 旋 体糖 发 酵 产 生 的 乳 酸 ： = 3.8 ， 旋 体 一 对 对 映 体对 映 体 旋 光 异 构 体 COOHNO2 O2NHOOC含 C*的 分 子 手 性 分 子 有 对 称 面 或 对 称

4、中 心 分 子 无 手 性 基 团 在 空 间 只 有 一 种 排 列 无 旋 光 异 构 现 象 5-2 含 手 性 碳 原 子 的 链 状 化 合 物 的 旋 光 异 构 现 象 一 、 含 一 个 手 性 碳 原 子 的 化 合 物 二 、 旋 光 异 构 体 构 型 的 表 示 方 法 和 命 名 1.表示方法 C CCOOH COOHOHH HCH3 HOH3C 透 视 式 OH CH3CH3COOH COOHHO HH Fescher投 影 式 H HHO CHOCHOCH2OH CH2OHOHD(+)-甘 油 醛 L(-)-甘 油 醛O H H O 2.命 名 (1)相 对 构

5、型 D/L命 名 法 (2)绝 对 构 型 / 命 名 法 系 统 命 名 法 用 以 “ 基 团 次 序 ” 规 则 为 基 础 的/ 命 名 法 命 名 绝 对 构 型 。： Retus （ 拉 丁 文 ， 右 ）： Sinister（ 拉 丁 文 ， 左 ） OH CH3CH3COOH COOHHO HH D(-)-乳 酸 L(+)-乳 酸- - (+)(-) D-、 L- -、 - 之 间 没 有 任 何 必 然 的 联 系 。 Fischer投 影 式 在 纸 平 面 上 转 动 90 或 90 的 奇数 倍 ， 所 得 构 型 。 例 ：Fischer投 影 式 在 纸 平 面 上

6、 转 动 90 的 偶 数 倍 ，所 得 构 型 。将 Fischer投 影 式 的 C*任 意 两 个 原 子 或 基 团对 调 ， C*构 型 。 将 Fischer投 影 式 的 C*任 意 3 个 原 子 或 基 团 按 一定 方 向 依 次 调 换 位 置 ， C*构 型 。 三 、 含 两 个 不 同 手 性 碳 原 子 的 化 合 物* ClICH3CH CHCH3 *OH OHCH3CH CHCH32-氯 -3-碘 丁 烷 2,3-二 羟 基 丁 烷22 =4 两 对 对 映 体 两 对 对 映 体 之 间 ， 彼 此 两两 互 为 。 CH3ClICH3HH HHCH3ICl

7、 CH3 CH3Cl ICH3HHHH CH3I ClCH3(2 ,3 ) (2 ,3 ) (2 ,3S) (2 ,3 ) 分 子 式 、 结 构 式 相 同 ， 含 n个 不 相 同 手 性 碳原 子 旋 光 异 构 体 总 数 =2n 四 、 含 两 个 相 同 手 性 碳 原 子 的 化 合 物HOOC CH CH COOH OH OH* * 分 子 式 、 结 构 式 相 同 ， 含 两 个 相 同 手 性 碳原 子 旋 光 异 构 体 总 数 =3 一 对 对 映 体 和 一 个内 消 旋 体 一 对 对 映 体 和 内 消 旋 体 之 间 ， 彼 此两 两 互 为 非 对 映 体

8、。 酒 石 酸 COOHOHHO COOHH H H HCOOHOH HO COOH COOH HO HCOOHHHO(2 ,3 ) (2 ,3 ) 一 对 对 映 体 (2 ,3 )内 消 旋 体 （ meso-） 五 、 含 假 手 性 碳 原 子 的 分 子H O O C CH CH CH CO O HH O O H O H* * 单 从 构 造 式 看 ， C是 非 手 性 碳 原 子 。 分 子中 含 两 个 相 同 C*， 有 3个 旋 光 异 构 体 。 其 中 一对 对 映 体 ， 一 个 内 消 旋 体 。 但 其 旋 光 异 构 体 的总 数 =4， 有 一 对 对 映 体

9、 ， 两 个 内 消 旋 体 。 432CO O HO HO HH OHH H 432CO O HCO O HO HH O HHHH OCO O HO H O H432CO O HCO O HO HH HHH OCO O H432 CO O HO HO HHHH (2 ,4 ) (2 ,4 ) (2 ,3 ,4 ) (2 ,3 ,4 ) C-3称 为 假 手 性 碳 原 子 。 如 果 C-3所 连 的 两 个 C*构 造 和 构 型 完 全 相同 ， 分 子 有 手 性 ， 实 物 和 镜 象 不 能 重 叠 ， 在 空间 有 两 种 排 列 ， 得 到 一 对 对 映 体 ； 若 这 两

10、个 C*构 造 相 同 、 构 型 相 反 ， 在 空 间 也 有 两 种 排 列 ，但 由 于 分 子 内 部 有 对 称 面 ， 所 以 得 到 两 个 不 同的 内 消 旋 体 。 5-3 碳 环 化 合 物 的 旋 光 异 构 现 象例 1 2-甲 基 环 丙 基 甲 酸 4种 构 型H H CH3 COOH H H HHHOOC CH3CH3 COOH - H HCH3 COOH HH H HHOOCCH3 CH3COOH - 例 2 2,2-二 甲 基 环 丙 基 甲 酸 2种 构 型 CH3HCOOHCH3 CH3HOOCHH3C 例 3 1,2-二 甲 基 环 丙 烷 3种 构

11、 型- CH3 HHH3CH3C CH3 H HHH H3C CH3 例 4 3-甲 基 环 丁 基 甲 酸 2种 构 型- H3C COOH H H COOHH3CH H 4 用 透 视 式 、 平 面 式 或 构 象 式 判 断 环 烷 烃 衍生 物 有 无 手 性 ， 其 结 果 相 同 。 5-4 旋 光 异 构 体 的 性 质 一 、 对 映 体 的 性 质 对 分 子 式 相 同 、 结 构 式 相 同 ， 互 为 实 物 和镜 像 不 能 重 叠 的 一 对 对 映 体 来 说 ， 二 者 都 是 手性 分 子 ， 但 在 非 手 性 条 件 下 二 者 的 理 化 性 质 完全

12、 相 同 ， 没 有 手 征 性 ， 只 有 在 手 性 条 件 下 其 手征 性 才 能 表 现 出 来 。 一 对 对 映 体 就 好 比 是 两 个 螺 纹 相 反 的 螺 丝钉 ， 木 制 品 对 它 们 来 说 ， 就 是 非 手 性 条 件 ， 这两 个 螺 丝 钉 都 能 旋 进 去 ， 性 质 相 同 ， 没 有 手 征性 ； 而 螺 丝 帽 则 为 手 性 条 件 ， 只 有 与 螺 丝 帽 螺纹 方 向 一 致 的 螺 丝 钉 才 能 旋 进 去 ， 二 者 性 质 不同 ， 具 有 手 征 性 。： 加 热 、 溶 剂 、 非 手 性 试 剂 和 催 化剂 等 一 对 对

13、 映 体 的 m.p、 b.p、 S以 及 一 般实 验 条 件 下 的 化 学 性 质 相 同 。 ： 平 面 偏 振 光 （ 左 旋 偏 振 光 和 右 旋 偏振 光 的 叠 加 ） 、 酶 等 一 对 对 映 体 旋 光 活 性不 同 （ 比 旋 光 度 大 小 相 等 、 方 向 相 反 ） ； 对 生物 体 内 的 一 系 列 酶 催 化 反 应 ， 二 者 的 生 理 作 用差 别 很 大 ， 例 如 ： 青 霉 素 在 含 有 外 消 旋 酒 石 酸的 培 养 液 中 生 长 ， 右 旋 酒 石 酸 被 消 耗 掉 ， 溶 液逐 渐 由 无 旋 光 活 性 变 成 左 旋 ， 又

14、 如 ： 将 外 消 旋的 苹 果 酸 溶 液 经 皮 下 注 射 在 兔 子 身 上 ， 被 吸 收的 是 左 旋 体 ， 右 旋 体 则 从 尿 中 排 泄 出 来 。 二 、 外 消 旋 体 的 性 质 在 气 态 和 稀 溶 液 中 ， 外 消 旋 体 通 常 是 理 想的 或 近 似 理 想 的 混 合 物 。 除 去 对 偏 振 光 所 呈 现的 性 质 不 同 之 外 ， 外 消 旋 体 和 纯 对 映 体 一 般 具有 相 同 的 物 理 性 质 。 例 如 ， b.p、 n、 d等 。 本 章 小 结旋 光 异 构 现 象 分 子 中 没 有 对 称 面 和 对 称 中 心手

15、 征 性 分 子 产 生 立 体 异 构现 象 异 构 体 能 使 偏 振 光 的 振动 平 面 发 生 旋 转 旋 光 异 构 现象 手 征 性 和旋 光 异 构手 征 性 分 子 旋 光 活 性含 C*的 分 子 手 征 性 分 子对 映 体 外 消 旋 体非 对 映 体内 消 旋 体旋 光 异 构 体 各 论 含 一 个 C*的 化 合 物含 两 个 不 相 同 C*的 化 合 物含 两 个 相 同 C*的 化 合 物含 假 手 性 碳 原 子 的 分 子碳 环 化 合 物旋 光 异 构 体 的表 示 方 法 和 命 名 透 视 式 和 投 影 式相 对 构 型 D/L命 名 法绝 对 构 型 / 命 名 法 旋 光 异 构 体 的性 质 手 性 条 件 下 性 质不 同 ， 非 手 性 条 件 下 性 质 相 同 。 外 消 旋 混 合 物 ； 外消 旋 化 合 物 ； 外 消 旋 固 体 溶 液 物 理 性 质 不 同 ，化 学 性 质 基 本 相 同 ， 但 在 同 一反 应 中 ， 反 应 速 率 不 同 。 6