(2) R,S–标记法
COOH H OH HO H
COOH
L–(+)–酒石酸
➢ 将手性碳原子的4个原子或基团按“次序规则” 排列次序
CH3 HO C H
O H > C H 2 C H 3 > C H 3 > H
C H 2C H 3 (–)–2–丁醇
38
➢ 从次序最小的基团背后看上去
CH3 H
OH Et
旋转 90° Br
CH3 CH2CH3 (–)–2–溴丁烷 H
33
图6.13 Fischer 投影式旋转90°的分子模型 34
• 将投影式在纸面上旋转180°，得到相同的分子：
CH3
CH2CH3
H Br Br H
CH2CH3 CH3
图6.14 Fischer 投影式旋转180°的分子模型 35
•将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调, 对调一次或奇数次）则转变成它的对映体；对调 二次则为原化合物。
镜面
图6.3 2–丁醇的对映异构体
12
图6.4 2–丁醇对映异构体的比例模型
13
6.2.2 对称因素 (1) 对称面 (σ) 有两种对称面:(a)一个平面把分子分成两部分，而 一部分恰好是另一部分的镜像。
例如：2–氯丙烷
图6.5 分子中的对称面的示意图 (I)
14
(b) 组成分子的所有原子都在一个平面上 例如: (E)–1,2–二氯乙烯
23
例如：2–丁醇的两个对映体
(–)–2–丁醇,
(+)–2–丁醇
外消旋体(racemate) ：(±)–2–丁醇
图 6.10 2–丁醇对映体的示意图
24
1–氘氯乙烷:
图 6.12 1–氘氯乙烷对映体的示意图
H
H
CH3 C D
D C CH3
Cl
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCl
25
乳酸:
图 6.11 乳酸对映体的示意图
(–)–乳酸[α]D1=5 –3.82 ° (＋)–乳酸 [α]D15= + 3.82 °
图6.6 分子中的对称面的示意图 (II)
15
(2) 对称中心(i)
经分子的中心点作任意直线，在直线的反向等距离上都 有相同原子或基团时，这中心点就称为分子的对称中心。 例如：反–1,3–二氟–反–2,4–二氯环丁烷
图6.7 分子中的对称中心的示意图
16
任何含有对称面或对称中心的分子都是非手性分子 (achiral molecules)；它们是对称分子，分子与其镜像 能够重合，没有对映异构体。
S-2-丁醇
R-2-丁醇
S-2-丁醇 41
6.5 具有两个手性中心的对映异构
6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构
C O O H C O O H C O O H C O O H
H* O HH O* H H* O HH O* H H* C l C l * H C l * H H* C l
C O O H C O O H C O O H C O O H
➢ 左旋氯霉素有抗菌作用，右旋的无抗菌作用。 ➢ 左旋谷氨酸能治疗肝昏迷症，右旋的无这作
用。 ➢ 右旋葡萄糖在医药上用作营养剂，起到强心、
利尿、解毒作用，能被人体吸收代谢。左旋 的不能被吸收。 ➢ 对映异构现象在生物、 食品、医药等领域的 应用和研究都有重要意义。
29
6.4.2 构型的表示法 (1) 透视式
手性分子是不对称分子；非手性分子是对称 分子。手性分子具有两种构型。 手(征)性(chirality) : 分子与它的镜像不能重合的性质 对映异构体(enantiomers)： 具有相同的分子构造，构型不同的两个分子， 互为镜像，不能重合。
9
1–氟–1–氯甲烷为非手性分子
图 6.2 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
2
6.1 异构体的分类
碳架异构
构造异构
官能团位次异构
(constitutional isomerization)
官能团异构
具有相同的分子式， 异构现象 原子成键的顺序不同
互变异构
(isomerization)
立体异构 (stereo-
构型异构 构象异构
几何异构 旋光异构
isomerization
具有相同的构造，原子或基团在空间的排布不同。
31
H HO C CH2CH3
CH3
(–)–2–丁醇
CH3 HO C H
C H 2C H 3
CH3
HO H
CH 2CH 3
32
Fischer 投影式的特性： • 将投影式在纸面上旋转90°，得到它的对映体：
CH3 H Br
C H 2C H 3
(+)–2–溴丁烷
CH3 Br H
CH2CH3
(–)–2–溴丁烷
(2S,3S) (2R,3R) (2S,3R) (2R,3S)
手性分子是不对称分子，不含以上两种对称因素，分 子与其镜象不能重合，有一对对映体。
H
HO C COOH CH3
H
C OH
HOOC
CH3
O H C CH2 CH3
O
H2C C H CH3
(+)–乳酸 (+)-Lactic acid
(-)–乳酸 (-)-Lactic acid
1,2–环氧丙烷
17
6.3 手性分子的性质—光学活性
6.3.1 旋光性(optical activity)
平面偏振光
图6.8 普通光和平面偏振光示意图 通过Nicol 棱镜的光线为平面偏振光。 当平面偏振光通过手性分子的每个对映体时， 偏振光振动的方向发生旋转。 使偏振光振动平面旋转的物质——旋光性物质或 光学活性物质或手性物质
18
手性分子的两个对映体使偏振光旋转的角度相 同，而方向相反。
CH3 HO H
CH2CH3 (R)–2–丁醇
39
➢ 其它三个基团由大到小为顺时针方向时为R型； 反时针时为S型
CH3 OH CH3CH2
(R)–2–丁醇
COOH OH
HC CH3
(R)–(–)–乳酸
HO COOH CH3
(R)–甘油醛
(S)–甘油醛
40
Fischer式与楔型键（透视）式对应写法
第六章 立体化学
6.1 异构体的分类 6.2手性和对称性 6.3 手性分子的性质——光学活性 6.4 具有一个手性中心的对映体
分子的构型 6.5 具有两个手性中心的对映异构 6.6 手性中心的产生
1
6.7 手性合成 6.8 外消旋体的拆分 旋光纯度 6.9 脂环化合物的立体异构 6.10 构象对映体和构象非对映体 6.11 不含手性中心化合物的对映异构 6.12 对映异构在研究反应机理中的应用
分子的构造相同，分子的构型相同,由于C －C的旋转，原子或基团在空间的排布不同。
6.2 手性和对称性 6.2.1 分子的手性 对映异构 对映(异构)体
• 手性——两个分子互相成为左右手镜像关 系但又不能重叠的现象，称为手性。
• 手性碳——连接四个不同原子或基团的碳。 6
当一个碳原子与四个不同的原子或基团相连， 分子在空间有两种不同的排列方式。 例如： 2–溴丁烷
H C O O O H H 对 调 一 次 H O C O H O H 再 对 调 一 次 H OC H 3H旋 转 1 8 0 o
C O O H HO H
C H 3
C H 3
在 纸 平 面 上
C O O H
C H 3
R
S
R
R
不必太在意fisher式旋转后分子构型变化的结果，只要掌
握绝对构型的标记方法即可。
10
CH3
HC OH CH2CH3
对映体
CH3
CH
H3CH2C
OH
对映体的特点： • 具有相同的分子构造 • 两者的关系为：实物与镜像 • 不能相互重叠 • 物理性质相同，化学性质相似
手性分子一定有其对映体 对映体也称旋光异构体
11
2–丁醇：
H
H
H 3C C CH 2CH 3 O H
H 3CH 2C C CH 3 H O
C H 2O H
↘ C H 2O H C H 2O H
H B r
C
C
C H (C H 3)2
(C H 3)2H C
B r H
H B rC H (C H 3)2
(R)–3–甲基–2–溴–1–丁醇
两基团位置互换奇数次构型改变， 两基团位置互换偶数次构型不变。
C H 3H O H C 2 H 5H 与 互 C 换 2 H 5 C H 3O C 2 H H H 5H 与 互 O 换 HC H 3H C 2 O H H 5
D
(–)–2–丁醇
(+)–2–丁醇
CH3
CH3
HO
H
H OH
CH2CH3
C H 2C H 3
[α]D = –13.25°
[α]D = +13.25°
手性分子的两个对映体的比旋光度数值相同，而
方向相反。
21
6.4 具有一个手性中心的对映体
6.4.1 对映体和外消旋体的性质
手性中心：不对称中心
与四个不同原子或基团相连的碳原子
化合物分子在纸面上的立体表达式。
H
H
C HO
CH3
COOH
HOOC
C OH CH3
(+)–乳酸
(–)–乳酸
H CH3CH2 C OH
CH3
(+)–2–丁醇
较麻烦
30
(2) Fischer投影式 用平面形式表示具有手性碳原子的分子立体模型