有机化学讲义2.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流有机化学讲义2.精品文档.第五章 脂 环 烃一、计划课时数 4课时二、重点与难点 本章的重点和难点是环烷烃的结构、环己烷及一取代环己烷的构象、二取代环己烷和稠环烃的构象。三、教学方法 采用多媒体课件、模型和板书相结合的课堂讲授方法。四、教学内容及过程5.1 脂环烃的分类和命名脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。小环（34C），中环（812C），普通环（57C），大环（12C以上）环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位置不同而产生构造异构体。四个碳原子的环烷烃有二个异构体：五个碳原子环烷烃有五个构造异构体：构造相同，分子中原子在空间的排列方

2、式不同的化合物互称为立体异构体（steroisomers）,顺反异构体是立体异构体的一类。立体异构体的构造相同，而分子中原子在空间的排列方式即构型（configuration）不同。命名：与烷烃类似，在烷字前加一“环”字。例： 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为1位，例：含双键的脂环烃称为环烯：如取代基为较长的碳链，将环作为取代基，作为烷烃的衍生物命名：脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数字标出二个碳环上除了共有碳原子外的碳原子数目，小的数字排前面，编号以较小

3、环中与相邻C开始，数字用圆点隔开，代表碳原子数。二个碳环共有二个碳原子的称为稠环烃。命名可按相应芳烃的氢化物或桥环烃的方法命名：脂环烃分子中二个或二个以上碳环共有二个以上碳原子的称为桥环烃。命名时用二环，三环等作词头，再根据环碳原子总数称某烷。环字后面方括号中用数字标出桥上二个桥头碳原子之间的碳原子数。二环桥环烃可看作是二个桥头C之间用三道桥联结起来, 因此方括号内有三个数字, 由大到小排列, 数字用圆点隔开，编号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环，余类推：二环4.1.0庚烷 1,8-二甲基-2-乙基-6-氯二环3.2.1辛烷 三环3.3.1.13,7癸烷（金刚烷）（右上角的3，7表示环中桥接的

4、位次）三环3.2.1.02,4辛烷 三环5.5.1.0 3,11十三烷 三环5.4.0.02,9十一烷Polycyclic HydrocarbonsNameStructurePrismane（棱烷）Cubane（立方烷）Housane（房烷）Basketane（篮烷）Adamentane（金刚烷）mp. 314Dodecahedrane（十二面烷）mp.4504.3脂环烃的性质脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应，例：(双键被氧化，而环丙烷不受影响，籍以区别二者)例如：5.3脂环的结构1885年Bagyer提出了张力学说。 60 90 108 120+2444 +944 +044 -5161环丙

5、烷 环中C-C键形成一种弯键结构,碳环键角为105.5o,H-C-H键角114：2环丁烷和环戊烷的构象环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-C键角约111.5，其中四个C不在同一平面。 环丁烷的构象 信封式 能垒 2.5KJ/mol 半椅式 环戊烷构象3环己烷的构象在环己烷分子中，C原子是SP3杂化。六个C不在同一平面，C-C键夹角保持10928,因此环很稳定。其有二种极限构象：This model shows the gauche-butane interactions of chair cyclohexane. The shadow projection shows why it

6、 is called a chair.Chair and boat conformations of cyclohexane. Hydrogen atoms omitted for clarity. Newman projection of chair cyclohexane. The cyclohexane ring has two different kinds of hydrogen atoms. In the chair conformation the six hydrogens pointing perpendicular to the ring are designated ax

7、ial and the six hydrogens near the plane of the ring are called equatorial. 单取代环己烷：These two conformations are not equivalent in energy. The equatorial conformation is more stable than the axial by 7.5 kJ mol-1. This energy difference corresponds to an equilibrium mixture composed of 95% equatorial

8、methylcyclohexane at room temperature. The stability of the equatorial isomer relative to the axial is attributed to steric strain due to interaction of the axial methyl with the axial hydrogens on C-3 an C-5. Examine the Chime representations of the two isomers to visualize this repulsion. It is he

9、lpful to display the models with the van der Waals radii to illustrate the importance of electronic crowding and repulsion in the axial isomer.多取代环己烷：顺-1，2-二甲基环己烷 反-1，2-二甲基环己烷 5226.4KJ/mol 5220.1KJ/mol小结：（1）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取代基最多的构象。（2）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。问题？Example Draw both chair conformations

10、of the following disubstituted cyclohexanes. Predict which conformation, if any, is the more stable. 1 trans-1,2-dimethylcyclohexane 2 cis-1,3-dimethylcyclohexane 3 trans-1,3-dimethylcyclohexane 大环体系： Rings made up of seven and eight carbon atoms, called medium rings, possess steric strain due to va

11、n der Waals interaction with nonbonded atoms. The floppy nature of these medium rings can be shown by examining models of their conformations. Large ring systems are also possible. Muscone, a natural product found in the scent gland of the musk deer, is used in musk perfumes and fragrances. This mol

12、ecule possesses a 15 membered ring. Today commercial muscone is usually manufactured by chemical synthesis, not extracted from its natural source.4脂环化合物的顺反异构三元环:问题？下列化合物有可能存在吗？5.4脂环烃的制法1 芳香族化合物加氢2 分子内偶联3 Diels-Alder反应: 内型 (endo) (主) 外型 (exo) (次)4 卡宾合成法：5 脂环烃之间转化脂环烃在催化剂作用下发生环的缩小或扩大反应：第六章 对映异构一、计划课时数

13、6课时绪论： 立体化学是有机物的一个重组成部份，它本身并不是一门特殊的科学，而是化学这门科学中的一个重要领域。在前记章中我们就曾学习过有关立体化学的一些问题。如在第一章中在介绍有机分子的立体形象时曾指出，早在1874年荷兰化学家j.h. vanithoff和法国化学家j.a.lebel已分列提出有机化学分子中碳原子的立体概念 ,Vant Hoff 还具体地为碳原子作出正四面体的模型，从而奠定了立体化学的基础。 前面，我们学习过烷烃的各种构象，也学习过烯烃的顺反异构反烷烃的顺反异构，在今天的课程里，我们将引进一种新的立体异构体。让我们以1,2二甲基环己烷为例，对于这个化合物来说，它存在顺反异构现

14、象：这二个构型各自还存在二个构象体：谈到这里，我们似乎已经把1,2-二甲基环己烷这个化合物的立体异构现象弄清楚了。但实际并非如此1,2-二 甲基环己烷的异构现象比上述情况更为复杂一些，因为反1,2-二甲基环己烷还存在一种我们尚未讨论过的立体异构现象。现在，让我们看下列二个化合物：这二个化合物，构造相同，初看起来，好像是同一化合物，都是反1,2-二甲基环己烷。但细心观察一下，就可发现这实质上是二个不同的化合物，其相互间是不能重叠的，呈现出互为镜像的关系，就像人的左右手一样。这二个化合物我们称它们为对应异构体（或旋光异构体）这种异构现象称为对应异构现象。 几何异构体并不认为是对映体。但近年来国外的

15、教科书和科技文献、专著都提出了一个更新的分类方法。即把立体异构体简单的分类为对映异构体和非对映异构体二类： 这是的一个广义的，而且的比过去更为令人满意的立体异构分类方法。上述表格说明如下：（1） 立体异构体有二种不同类型：对映体和非对映体。（2） 对映异构体仅由手征产生，而非对映异构体则由手征和顺、反异构产生。（手征概念以后讨论）（3） 手征体系可属于对映体也可属于非对映体，而顺、反异构体则的非对映体，决不可能的对映体（除非也含有手征体系） 以后我们将看到，这种分类方法比以往的分类方法具有更大的优越性。另外，根据上面规则，有一点我们要注意的：不是对映体的立体异构体便是非对映异构体，我们说它们现

16、有非对映异构的关系，如前面说的顺和反1,2-二氯环己烷。另外一个分子能够有一个并仅仅一个对映体，但却可有几个非对映异构体，但是二个立体异构体却不能同时相互 是对映体又是非对映体，换句话说：“对映和非对映关系的相互排斥的”这是一条较重要的立体化学规则。6、1 物质的旋光性6、1、1 平面偏振光和旋光性 在物理学中我们都知道，光波是一种电磁波，其振动的方向和它的前进方向相互垂直。有无数个平面经过光传播的直线，而普通的光都在所有这些平面上振动。试想，如果我们面对着手电筒的光束看去，那么图1即概要的表示了此时发生的这种振动情况。如果我们把普通光线通过一个由人造偏振片制成的透镜或方解石片制成的Nicol

17、棱镜，此时它就好像一个栅栏，只允许与棱晶晶轴相互平行的平面上的振动的光线（AA）透过棱晶，而在其它平面上振动的光线受阻，如图2所示。这种只在一个平面上振动的光线就称为偏振光。（此平面可是任一平面）。旋光性物质是指能使偏振光平面旋转的物质。当在某一平面中振动的偏振光通过旋光性物质时，它出来时就在另一个平面上振动。能使偏振光振动平面向右旋转称为右旋体，向左旋转则称为左旋体，如乳酸、葡萄糖等都是旋光性物质它们能使偏光振动的平面旋转一定的角度a。而水、酒精、乙酸等对偏光不发生影响，偏光仍维持原来的振动平面，因此它们都是一些非旋光活性物质。现在，我们明白了什么叫偏振光，也明白了物质的旋光性，但它们是怎样

18、测量的呢？物质的旋光性又是怎样量度的呢？下面谈谈这二个问题。6、1、2 旋光仪和比旋光度1、 旋光仪 怎样才能检测出偏振光平面的旋转（旋转性）呢？我们可用叫旋光仪的仪器来检出和测量。该仪器的构造如图所示：它由一个光源，二个透镜 组成，二个棱镜之间放置一根盛有待测旋光性的物质的管子。这些部件排列方式如上图所示。在测量时，首先调整透镜使最大量的光通过（即二个棱镜都能通过同一平面的偏振光）。然后把待测试样放进旋光管。如果物质不影响偏振面，光的透射量仍然是最大，这个物质就是无旋光的。另一方面，如果物质使偏振面旋转，那么要使光的透射量重新达到最大，就必须旋转靠近我们眼睛的透镜，才能使它和这一新的平面相一

19、致，该物质就是旋光性的。如果平面的旋转向右（顺时针），那么透镜旋转也向右，该物质是右旋的dextrorotatory，来自拉丁dexter）一般用（t）或（d）表示：如果旋转向左（反时针）那么该物质是左旋的（levorotatory，拉丁leavus）一般用符号（）或（）表示。从上面我们能够看到在用旋光仪不仅能够测量物质是否会使偏光平面向左，向什么方向旋转，旋转了多少。旋转的数量就是我们必须旋转透镜以和光相一致的度数。但这种关系一般怎样表示呢？下面我们谈谈比旋光度。2、 比旋光度 我们知道，物质的旋光性是由有旋光性的化合物的分子所引起，因此旋光度的大小取决于光通过旋光管时碰到的分子的多少。例如

20、光在20厘米上的旋光管中碰到的分子是在10厘米长的旋光管中的二倍。因此旋光度也是二倍。如果旋光性物质在溶液中，光所碰到的分子数将取决于浓度。在一定长度的旋光管中，光在2克/100ml的溶液中碰到的溶质分子是1克/100ml时的二倍，旋光度也将是二倍。由于物质的旋光度与它的浓度有关，因此为了能比较物质的旋光性能，我们必须修正旋光管长度和溶液的浓度差别，这样旋光度的大小和方向就是每一个别旋光性化合物的特性了。通常规定1ml含1克旋光性物质的溶液，放在1分米长的旋光管（盛液管）中测得的旋光度称为该物质的比旋光度。比旋光度是旋光性物质特有的物理常数，用al20表示。t为测定时的浓度，l为采用光的波长，

21、钠光用D表示(l:5890,5869 )例：肌由乳酸的比旋光度为 al20=+3.8发酵乳酸则为 al20=3.8 实际工作中，可用适当浓度C的溶液装在适当长度l的旋光管中进行测定，然后将测得的旋光度a换算为比旋光度a，换算公式为：alt=atl / l*c l:旋光管长度（分米） c：溶液浓度（克/ml） atl: t时，l波长时浓度为c的溶液旋光仪上测得的旋光度如所用样品为纯液体，浓度c用该液体的密度d代替之。另外，所测溶液的溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此不用水时需注明溶剂名称。另外溶液中溶质的溶解缔结与溶剂的作用等都会影响其比旋光度的数字，甚至会改变其方向。 这一节我们学习了物质的旋

22、光性，偏振光的定义，及旋光仪的简单工作原理和旋光度的表示方法。下一节，我们将讨论物质的旋光性与其分子结构的相互关系，也就是对映异构现象与分子结构的关系。6、2 对映异构现象与分子结构的关系 在我们所接触到的各种物质中，为什么有些物质具有旋光性，而有些则没有旋光性？为什么旋光性物质又存在着对映异构现象？从唯物辩证法的观点来说，我们知道，现象是本质的表现反映，而则是同类现象中的一般，共同的东西，我们认识的真正任务就是要通过现象认识事物的本质。有关物质的旋光性和对映异构现象以及它们与分子结构之间关系的理论（也就是旋光现象的本质）更在人们反复实践和比较过程中逐渐认识和不断完善的。6、2、1 对映异构现

23、象的发现1808年马鲁斯发现了偏振光。其后，法国物理学家比奥特法国结晶学家邬于及化学家等人都先后发现了许多无机物晶体及某些有机物质具有使平面偏振光的振动平面发生旋转的性能。但他们却未能探索出这种旋光差别的原因。1848年Louis Pasteur（1822-1895），他当时是Biot的助手，巴黎师范大学的青年教师刚从Besanson皇家学院毕业（获科学博士学位）。为了使他具备晶体学研究方面的某些经验，其导师要他对Prouostage的一项有关酒石酸和外消旋酒石酸的晶体形式的工作镜像重新调查研究。巴斯在他的工作中，他肯定了Prouostage的观察，并注意到外消酒石酸钠铵的晶体是由二种具有不同

24、的平面性质的晶体所组成，它们的晶型关系就好像人左右手关系一样，这二种等重的晶体混合一起时，其混合液却没有显示旋光性。由于这种旋光度的差异是在溶液中观察到的，Pasteur推断这不是晶体的特性而是分子的特性。他提出，构成晶体的分子是互为镜像的，正像这二种晶体本身一样。他提出，存在着这样的异构体，即其结构的不同仅仅是在于互为镜像，性质的不同也仅仅是在于旋转偏振光的方向不同。这样Prouostage第一个发现了外消旋酒石酸的非旋光活性的 原因是由于它是一个“左征”和“右征”酒石酸的混合物，他发现了外消酒石酸晶体中的对映异构现象。到1874年，范荷夫提出了碳原子的四面体学说，他提出，如果一个碳原子上连

25、有四个不同基团，这四个基团在碳原子周围可有二种不同的排列形式，有二种不同的四面体空间构型。它们互为镜像，就跟人的左右手间的关系一样，外形相似但不能重合。这种与四个不同的原子或原子团 相连接的碳原子叫做不对称碳原子通常用C*标出，例：一般来说，这种具有一个不对称碳原子的化合物都具有旋光性。如果和碳原子的四个原子或原子团中有二个相同时，则这样的分子在空间就只有一种排列方式，它和镜像能重合，不存在对映异构现象，没有旋光性。6、2、2 手性和对称因素手性一词首先由Lord Keluin于1893年提出，到60年代才普遍被接受。手性（来源于希腊暗字cheir手目前英文为chirality）定义：实物和镜

26、像不能重合的性质称手性。分子的对称性：当分子经过某一种对称操作后，其中每一点都恢复在与其原来所占据的相当的位置上，即分子重新复原。这种特殊操作称为对称操作，这样的分子称为对称分子。 对称因素 对称操作 s（对称平面） 在一个平面上反映I（对称中心） 通过一个中心倒反Cn（对称轴） 围绕一个轴旋转 弧度Sn（更迭对称轴） 于该轴的平面上反映对于绝大多数分子，只要检查它是否有s与i，就可确定该分子是否有手性，对于某些特殊分子，检查其有否Sn轴，没有Sn州的分子必定有手性，有Sn轴的分子必定是非手性的，例：6、2、3 甲烷3 甲烷及其衍生物的对称性6、2、4 手性中心如分子的手性是由于原子或原子团围

27、绕某一点的非对称排列而产生的，该点就是手性中心。不对称碳原子是手性中心的一个特例。这里,中心碳原子正不对称碳原子，却是手性中心。手性中心还可以是碳以外的原子，如Si,N,S,P过渡金属原子等。 因此判断分子有无手性是看有无对称面和对称中心，不是看分子中有无不对称碳原子。上面，我们简单介绍了各种对称因素，介绍这些对称因素的目的是为了借以识别一个分子是否手型或手性。在这一节开始我们介绍了手性的定义。即一个实物与其镜像不能重叠的话它就是手型的或说它具有手性。二对于一个分子来说，它只有具有手性才会光学的对映异构现象的存在。那么，分子的对称关系与对映异构现象又有什么联系呢？结论：非对称是对于光学对映异构

28、体存在的充分条件，但它却是充分必要条件。充分必要条件是，在平面上的反映能把模型转变成非等同的一个。也就是说，不对称分子一定都是手型分子，但手型分子并非都是不对称的，因为有些手型分子具有n阶对称轴。一般说来如果一个分子没有对称平面和对称中心，我们就可以认为它是手型分子（严格地说应是没有更替对称轴），也就是说，一般可根据分子是否存在对称面和对称中心来判断它有否手性，而不需考虑是否会有n阶对称轴的问题。以下列几组化合物为例，它们都没有s和i ，所以每个分子和它的镜像都不能叠合，二者分别代表互相对映的不同化合物，互为对映异构体，简称对映体。最后这个例子，反1,2二甲基环丙烷，是一个含有C2 对称轴的对

29、称分子。但它却具有手性。因此具有n阶对称轴（n1）并不能作为分子没有手性的条件。总而言之，虽然所有不对称分子都是手型分子，但并非所有手型分子都是不对称的。回过头来，我们再看以下乳酸分子，它们中心C原子连有四个不同是取代基因，前面已经说过，分子中这种连有四个不同基因的碳原子称为不对称碳原子或手型碳原子，我们说，分子中会有一个手型碳原子必然使这个分子的立体结构具有不对称性，这个分子也一定是手型是。一般，手型分子最为普遍的因素就是分子内含有手型碳原子，因此多数情况下，我们还可简便地从一个分子是否含有手型碳原子来判别这个分子是否手型分子。当然，这种判别方法是不够严谨的，以后我们将介绍一些不含手型碳原子

30、的手型分子和含几个手型碳原子的非手型分子的例子。最后，我们简单归纳一下在这节中我们所学过是内容：（1） 任何分子的对称性在于其各独立对称操作的总和：a、围绕对称轴的旋转。B、在对称平面中的反映。C.这种旋转和反映的结合它将使分子带来和它本身的叠合。仅仅当对称操作不能如此转变分子时，该分子才没有对称性，仅仅在此时，我们才能正确地称之为“非对称的 ”。（2） 一个具有对称平面对称中心（或更替对称轴）的分子，将发现它与它的镜像是重叠的，因此，它将是光学非活性的（非手性）。一个不具有对称元素的分子（非对称分子）或仅具有一个简单对称轴的分子，它与它的镜像不能重叠，那么它将是光学活性的（手性的）。作业：问

31、题 9-6 9-7 p195、习题 29-9 习题 3 p195参考文献：有机立体化学法亨利 卡根 庞开玠译（1983）立体化学入门英f d 甘斯顿 陈良译（1983）6.3 含一个手性碳原子的化合物6.3.1 对映体在上一节课里，我们谈了分子的旋光现象，对映异构与分子结构的关系，并介绍了分子中所可能出现的几种不同的对称因素与及分子手性之间的关系。在今天的课程里，我们将开始具体的介绍一些有机化合物的对映异构。然后再谈一谈它们的构型表示方法及命名方法。首先，我们以最简单的化合物，即只含一个手性碳原子的化合物谈起。先让我们来确定一下什么叫对映体。在上一节课中我们已经接触过这个单词，也了解了什么叫对

32、映异构现象，现在我们来给对映体下一个定义。定义：互为镜像的异构体称为对映体。如二个不同的乳酸：2甲基1丁醇，仲丁基氯等都是对映体。一般来说，凡是含有一个手性碳原子的化合物，即Cabcd型的化合物都具有一对对映异构体，一个右旋，一个左旋。它们的差异仅在于分子中原子或原子团的空间排列取向的（构型）的不同而二者分子中各之间结合情况，相对距离以及相互作用和影响都全相同。因此，在普通条件下（即手性条件）下，它们所表现出的性能完全相同，如熔点、沸点、密度、折射率等。但在手性的条件下，它们都显示出不同的性能，如偏振光是一个手性条件因此对映体的比旋光度的度数相同而符号相反，即其中一个为右旋，一个为左旋体。在我

33、们课本(P.176)中，分别列出了：2甲基1丁醇和乳酸的对映体性质的比较，从其中我们可证实上述结论。这些数据是合理的，因为这些分子完全相似，所有使光旋转的数量相同的。只是由于它们在空间构型上取向的差别，才导致它们旋光发现的不同。（另外，对映也可能具有不同的气味。如(+)苎烯有桔子味，而（）苎烯有柠檬味。至于对映体的区别，只要在它们命名前加上（）或（）即可区别。（d和l已很少使用）另外，在非手性条件下，对映体化学性质是相同的。二种乳酸不仅都是酸，而且酸性强度完全相同（同浓度下电离度相同）。二个2甲基1丁醇不仅能形成同样的产物烯（H2SO4）、烷基溴（HBr）、酯（乙酸）而且形成的速率也完全相同。

34、这些都是颇为合理的，因为在每种情况下，受进攻原子的反应活性受到完全同样的取代基组的影响，试剂靠近其中任一种分子时，环境是一样的，当然一种环境是另一种的镜像。另一方面，遇到试剂本身有旋光性这种特殊情况时，当进攻这二个对映体时，试剂所受到的影响是不相同的，反应速率就会有差异，有时甚至和异构体中的一个完全不起反应。例在生物体系中，这种立体化学的专一性是规律而不是例外。这是由于非常重要的催化剂酶和大多数酶作用的化合物都是旋光性的。例如（）葡萄糖在动物是代谢中起着独特的作用，并是大规模发酵工业的基础；但（）葡萄糖既不被动物所代谢也不被酵母所发酵，而青霉菌用酒石酸的对映体混合物培养时，他只消耗（）的对映体

35、，而把（）酒石酸留下。氯霉素的立体异构体中则只有一个是抗菌的。这种例子很多，不容一一而述，为什么对映异构体在旋光性试剂中会出现不同的差别呢？我们可打个粗糙的比喻：用相等力量的右手和左手（对映体）敲一枚钉子（一种无旋光试剂）和旋入一枚右螺纹的螺丝订（一种旋光性试剂）。敲钉时要求两手完全相当的二组肌肉，这样就能以相同的速度敲钉。而旋入螺丝钉时，要使用不同的肌肉：右拇指要推而左拇指要拉。最后，我们总结一下对映体的性质：（1） 除偏振光平面的旋转方向不同外，对映体有相同的物理性质。（2）除了对旋光性试剂外，对映体的化学性质是相同的。6.3.2 外消旋体一对对映体在普通条件下它们具有相同的物理、化学性质

36、，但如果我们把一对对映体混合在一起，它们的性质又是怎么样呢？这时所得到的混合物我们称为外消旋体，下面就来讨论这个问题定义：对映体等量的混合物叫做外消旋体。外消旋体无旋光性的，当两个对映体等量混合在一起时，一个异构体分子引起的旋光被它的对映体分子所引起的相等和相反的旋光所抵消。外消旋体一般用（）表示。在外消旋体中，如果右旋体和左旋体共同构成一个均相固体则称为外消旋化合物；如果右旋体和左旋体各自成一固相则称为外消旋混合物。在有些例子中，同一对对映体在不同条件下可形成不同的外外消旋体。例如（）酒石酸在温度高于28的水溶液中进行结晶，可得均相的外消旋化合物结晶；但如在低于28的水溶液中进行结晶则得到两

37、种外形上相对映的半面晶组成的外消旋混合物，这种情况可图示如下：Pastaur当年让酒石酸的铵水溶液在室温下慢慢蒸发以得到结晶，符合了生成外消旋混合物的温度条件，故可用肉眼把它们分辨开，用手工方法把它们拆分。一般来说，外消旋和相应的左旋和右旋体除旋光性能不同以外，其他物理性质也有差异。例酒石酸形成的外消旋体属于外消旋化合物，其物理性质与纯的右旋体或左旋体比较如下：酒石酸ad20m.pD溶解度（克/100克水）右旋11.981701.760147（20）左旋11.981701.760147（20）外消旋02051.68725（20）从这些数据可以看出酒石酸外消旋体的结晶结构比纯的右旋体和左旋体较为

38、稳定。 含一个手性碳原子的光活性化合物，如果手性碳原子上任何两个基团的空间位置通过化学反应发生对调的话，构型便发生转化。当一个纯的光活性化合物发生构型转化达到半量是，就得到外消旋体，这个过程称为外消旋化，如果构型转化尚未达到半量，就称为部分外消旋化。由于许多有机反应在反应历程中经过了正碳离子、游离基或负碳离子中间体的步骤，结果都发生外消旋化或部分外消旋化。具体例子将来在有关章节中再进行讨论。6.3.3 构型表示方法对映体的构造式相同，仅空间排布即构型不同，所以需用构型式表示。构型：表示某一特定立体异构体特征的原子的排列，叫做他的构型。（构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列情况）例乳酸对

39、映体具有下列四面体构型：上面这种书写方式称为伞形式，假如不采用这种书写较为麻烦的伞形式，而要在平面上表示立体结构，那就要遵循大家公认的法则进行投影才不至于发生误解，在有机化学中经常使用的是最早由E.Fisher作出建议的投影方法，从而得到的式子称为Fisher投影式，简称Fisher式。 若使用Fisher式，必须遵守一定的规则，而且应当清楚地了解他的转换，否则易被误解，其规则如下： 规定使中心碳原子的四个价键投影在纸平面上必须成为一个方位的十字，写成竖式而不是卧式，较低数字编号的碳写在最上面。投影式中手性原子不置于纸平面上，与手性原子以竖线连接的上下二个指向平面后方，而以横线连接的左右二个基

40、团指向纸平面的前方。 为比较投影式，可允许其在纸平面上旋转180，但不可有其他方式的转动。式中如果使一个基团保持固定，而把另三个基团顺时针或逆时针的调换位置，构型将变为它的对映体。 例前面乳酸结构，我们可写成：6.3.4 含多个手性碳原子化合物的对映异构分子中手性碳原子越多，可能存在的旋光异构体的数目也就越多。如果分子内含二个构造不同的手性碳原子C*A和C*B,就含有四个旋光异构体。在被称旋光异构体总数时，如用“”“”代表每个手性碳原子旋光作用的方向，则可看到四个旋光性能不同的异构体，其旋光情况可示为：(i) (ii) (iii) (iv)C*A C*B 其中(i)和(ii);(iii)和（i

41、v）是对映体（二对），而(i)和（iii）（iv），（iii）和(i)(ii)之间的关系就不是互相对映关系，分别互为非对映体，对于这种具有非对映结构的旋光异构来说，它们分子中各原子间的相对距离和互相影响都不尽相同，因此除旋光性不同外，其他物理性质和一般的化学性质也有一定的差异。按上法推算，如果分子内含三个构造不同的手性碳原子、C*A、C*B、C*C，则可能存在的旋光异构就有八个（四对对映体）。类推下去，每增加一个构造不同的手性碳原子，由它就可推导出二种立体异构，因此，分子中如含n个构造不同的手性碳原子，可能存在的旋光异构体总数就有2n个，即2n-1个对映体。对于分子中含多个手性碳原子的化合物，

42、用R/S命名法命名其结构时，应将所有手性碳原子的关系逐个标明。现在我们用氯代苹果酸（2氯3羟基丁二酸）为例说明一下（二个手性碳）从以上构型很易看出，（I）和（II），（III）和（IV）是实物和镜象之间的关系，是对映体。如果将（I）和（II）或（III）和（IV）等量混合可组成外消旋体。比较（I）和（III），上面手性碳原子的构型相同，下面相反，它们不是镜像对映关系，是非对映体。分子中有多个手性碳原子的旋光异构体中，如果二个非对映异构体只有一个手性碳构型不同，其余手性碳原子构型都相同的话，这这二个非对映异构体称差向异构体（epimers）。有时也把差向异构体的定义限于含多个手性碳原子化合物的旋光异构体中另一个手性碳原子构型不同而其余相同的二个化合物的关系。如上面例子中的（I）和（IV）及（II）和（III），下面二个非对映体也是差向异构体：至于含有构造相同的手性碳原子的化合物，其立体异构体现象稍为复杂些，可能存在的旋光异构体的总数少些（BrClH的次序。步骤2：设想分子的取向是：把次序最后的基团指向离开我们的方向，然后观察其余基团的排列，按各基团优先性从大到小的次序来看，如果我们的眼睛按顺时针方向转动，这个构型标定为R（拉丁：rectus,右）；如果是逆时针方向，这个构型定为S（拉丁：sinister，左）。于是，下面的构型I和II是这样看的：原子序优先性顺序规则的具体内