• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
• 分子中是否存在对称轴对分子是否具有手性没 有决定作用。
• 判断分子中有无对称面和对称中心在立体化学 中有重要意义。
(二) 具有一个手性中心的对映异构
(1) 对映体 (2) (2) 构型表示方法
(二) 具有一个手性中心的对映异构
第五章 对映异构
(一) 手性和对称性 (二) 具有一个手性中心的对映异构 (三) 构型和命名法 (四) 具有两个手性中心的对映异构 (五) 手性中心的产生 (六) 手性合成(自学) (七) 外消旋体拆分(自学) (八) 不含手性中心化合物的对映异构 (九) 对映异构在研究反应机理中的应用
第五章 对映异构
CH 3
(S)
H COOH COOH C3H COOH CH 3Fra bibliotekH OH
构型改变
CH 3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(动画6)
(S)
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法 (2) (2) R/S构型标记法
(三) 构型和命名法
(1) D/L构型标记法
D／L标记法是以甘油醛的构型为标准来进行的。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
H H3C C
COOH HH C OH 一个s
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
CH3 H3C 无对称面
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
i CH3
对称因素与分子的手性
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
(一) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
(一) 手性和对称性
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
H
实物 镜子
镜象
一般情况下，除旋光方向外，一对对映体的理化性质 基本相同。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性溶剂、手性试剂等。
(2) 构型表示方法
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法： ①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式C O O H
H
OH
COOH
H OH CH3
Fisch投 er影式
CH3
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
COOH
H OH
CH3 (b)
270。
构型改变
(动画3)
OH
COOH
HOOC CH3 H OH
H
CH3
（与(b) 不） 同 (b)
脱离纸面旋18转 0。
D／L构型是相对构型。
CHO
CHO
标准：
H OH CH2OH
HO H CH2OH
(+)-甘油醛
(-)-甘油醛
D-型
L-型
COOH H OH
CH2OH D－甘油酸
COOH H OH
CH3 D－乳酸
COOH H2N H
CH3 L－丙氨酸
COOH H2N H
CH2OH L－丝氨酸
(1) 偏光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 • 偏振光——只在一个平面上振动。
光源
起偏镜
I0
Nicol棱棱
偏振光
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
(1) 对映体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
(4) 对称性
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。
(甲) 对称轴（Cn）：
C2
C3
Cl
C2
CH3
H H3C C
C
CH3 H
HCH H
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
(乙) 对称面（σ）：
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光 度，用[α]表示。
(3) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。
手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。
例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
构型改变
(动画4)
COOH
HO H CH3
与(b) 不同
② 将手性碳上的四个基团中的任意三个轮转（顺时针或 反时针），构型不变；
OH
COOH
COOH
HOOC H = H OH = H3C H (动画5)
CH3
CH3
OH
(S)
(S)
(S)
将手性碳上的四个基团中的任意两个对调，构型改变：
H
HOOC OH