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1、第6章 手性分子本讲稿第一页，共三十二页手性手性：一个物体若与其镜像不能重合，称这个物体具有手：一个物体若与其镜像不能重合，称这个物体具有手性；也叫手征性性；也叫手征性不能与自身镜像重合的分子称为不能与自身镜像重合的分子称为手性分子。手性分子。一个分子是否具有手性与其对称性有关：一个分子是否具有手性与其对称性有关：1）对称面）对称面 若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与镜像的关若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与镜像的关系，则此平面是分子的对称面。用系，则此平面是分子的对称面。用表示。表示。本讲稿第二页，共三十二页2）对称中心若分子中有一点，从分子中的任一原子或基团出发，向该点引一
2、直线，若在距该点等距离处，有一相同的原子或基团，这点是对称中心，用i表示。i本讲稿第三页，共三十二页 凡是分子中具有对称面或对称中心的分子一般是非手具有对称面或对称中心的分子一般是非手性分子；反之分子具有手性。性分子；反之分子具有手性。凡是手性分子必有互为镜像的两种构型，互为镜像的两种构型的异构体叫做一对对映体一对对映体。这种立体异构称为对映异构。注意注意：要把一种构型转变成它的对映异构体，必须断裂分子中的化学键，然后对调两个基团的位置。本讲稿第四页，共三十二页二、旋光性和比旋光度二、旋光性和比旋光度 一对对映体，它们的一般物理性质（如：熔沸点、密度、一对对映体，它们的一般物理性质（如：熔沸点
3、、密度、折光率、在非手溶剂中的溶解度以及光谱性质）相同，但它折光率、在非手溶剂中的溶解度以及光谱性质）相同，但它们对偏振光的作用不同。们对偏振光的作用不同。1）偏振光）偏振光 普通光线尼克尔棱 镜平面偏振光本讲稿第五页，共三十二页2）旋光性）旋光性 能使偏振光发生偏转的性质，称为旋光性旋光性；具有这种性质的物质，称为旋光性物质旋光性物质（光活性物质）；反之为非光活性非光活性物质物质。使偏振光振动方向旋转的角度称为旋光度旋光度，用表示。使偏振光振动方向向左旋称为左旋体左旋体，用“”表示；向右旋的称为右旋体右旋体，用“+”表示。本讲稿第六页，共三十二页 注注：凡是手性分子，都有旋光性；凡是手性分子
4、，都有旋光性；非手性分子无旋光性非手性分子无旋光性一对对映体对偏振光的作用正好相反，一个使偏振光左旋，一对对映体对偏振光的作用正好相反，一个使偏振光左旋，一个使之右旋，旋光度数值相等。一个使之右旋，旋光度数值相等。本讲稿第七页，共三十二页3）旋光性的测量）旋光性的测量用旋光仪进行测量。用旋光仪进行测量。本讲稿第八页，共三十二页旋光仪中读到的旋光度；l 盛液管的长度；（dm）C 溶液的浓度；（g/ml）比旋光度与入射光的波长、温度有关，如葡萄糖：4）比旋光度）比旋光度本讲稿第九页，共三十二页三、构型的表示方法1）球棒模型2）透视式（或伞形式）“楔前虚后实平面楔前虚后实平面”透视式本讲稿第十页，共
5、三十二页3）菲舍尔（Fischer）投影式 投影规则：手性碳放在纸面上，伸向纸面前方的键放在横键上，伸向纸面后方的 键放在竖键上；主链竖着写，命名时编号小的碳在最上方。本讲稿第十一页，共三十二页 注：注：1）不能任意调换两基团的位置，2）将投影式在纸面内平移或转动180时，分子构型保持不变；3）离开纸面翻转180或在纸面内旋转90的奇数倍，构型反转。本讲稿第十二页，共三十二页四、构型的标记四、构型的标记1）D-L标记法相对构型标记D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛本讲稿第十三页，共三十二页HOCOOHHCH3OHCO OHHCH3L-(+)-乳酸D-(-)-乳酸注：D、L与左右旋无关，D、L
6、表示相对构型；而左、右旋通过旋光仪测定结果。本讲稿第十四页，共三十二页2)R-S标记法标记法绝对构型标记法：绝对构型标记法：本讲稿第十五页，共三十二页2)R-S标记法标记法绝对构型标记法绝对构型标记法若若abcd,d在离视线最远处；在离视线最远处；若若abc为为“顺顺”R型型若若abc为为“逆逆”S型型S-R-OH.COOHCH3HR-乳酸（乳酸（R-2-羟基丙酸）羟基丙酸）本讲稿第十六页，共三十二页如果：如果：a b c dd在横键上S-R-顺时针：S-逆时针：R-S-d在竖键上顺时针：R-逆时针：S-R-在菲舍尔投影式在菲舍尔投影式本讲稿第十七页，共三十二页 练习：练习：1、用、用R-S标
7、记法给下列化合物命名标记法给下列化合物命名答案：答案：1）R-2-氯丙酸，氯丙酸，2）S-2-氨基丙酸，氨基丙酸，3）S-1-氯氯-1-溴乙烷。溴乙烷。4）R-1-甲氧基甲氧基-2-氯丙烷，氯丙烷，5）S-2-羟基丁烷羟基丁烷本讲稿第十八页，共三十二页构型表示法的互换构型表示法的互换 本讲稿第十九页，共三十二页五、含一个手性碳原子化合物的对映异构1、手性碳：常用“*”表示*含有一个手性碳原子的化合物，一定是手性分子。有一对对映体，其中一个是左旋，一个是右旋。如乳酸:D15=+3.8，D15=-3.8外消旋体外消旋体：等量的左、右旋体的混合物 注意：外消旋体没有旋光性；外消旋体与其左、右旋体的物
8、理性质不同；一般的物理方法不能分离外消旋体。本讲稿第二十页，共三十二页六、含多个手性碳原子化合物的对映异构体六、含多个手性碳原子化合物的对映异构体对映体对映体非对映体分子中含有n个手性碳的化合物，最多有 2n 个对映异构体，有2n-1对对映异构体。本讲稿第二十一页，共三十二页2-羟基-3-氯丁二酸（氯代苹果酸）()2R,3R-()2S,3S-()2R,3S-()2S,3R-本讲稿第二十二页，共三十二页表3-8 氯代苹果酸的物理性质（2R，3R）-（2S，3S）-31.3(乙酸乙酯乙酸乙酯)+31.3(乙酸乙酯乙酸乙酯)173173 外消旋体外消旋体146（2R，3S）-（2S，3R）-9.4（
9、水）（水）+9.4（水）（水）167167 外消旋体外消旋体153熔点（）构型构型异构体异构体D25本讲稿第二十三页，共三十二页2,3-二羟基丁二酸(酒石酸)：（2S,3S)-（2S,3R）象这种分子中含有两个或两个以上手性碳，却不是手性分子，因而也象这种分子中含有两个或两个以上手性碳，却不是手性分子，因而也没有旋光性的化合物，称为内消旋体。没有旋光性的化合物，称为内消旋体。(2R,3R)-本讲稿第二十四页，共三十二页表3-9酒石酸的物理性质熔点170+121391760293432170-121391760293432140无1251667311480206无2061680296424（2R
10、,3R）2S,3SMeso-酸（）-酸pKa1pKa2D25溶解度g(100g水)-1相对密度（20）酒石酸本讲稿第二十五页，共三十二页 讨论：内消旋体与外消旋体的异同：内消旋体与外消旋体的异同：1）二者都无旋光性；）二者都无旋光性；2）内消旋体是纯的非手性物质，而外消旋体是）内消旋体是纯的非手性物质，而外消旋体是一对对映体的等量混合物；一对对映体的等量混合物；3）内消旋体不可拆分，而外消旋体可拆分。）内消旋体不可拆分，而外消旋体可拆分。本讲稿第二十六页，共三十二页七、环状化合物的对映异构七、环状化合物的对映异构常常同时有顺反异构和对映异构常常同时有顺反异构和对映异构1）判断顺反异构，）判断顺
11、反异构，2）判断手性；）判断手性；3）讨论对映异构）讨论对映异构如：如：2-羟甲基环丙烷羟甲基环丙烷-1-羧酸羧酸*本讲稿第二十七页，共三十二页内消旋体内消旋体环丙烷二羧酸环丙烷二羧酸本讲稿第二十八页，共三十二页八、不含手性碳的手性分子八、不含手性碳的手性分子1、丙二烯型化合物、丙二烯型化合物本讲稿第二十九页，共三十二页2、连苯型化合物、连苯型化合物本讲稿第三十页，共三十二页九、外消旋体的拆分九、外消旋体的拆分(1)机械拆分法机械拆分法(2)微生物拆分法微生物拆分法(3)选择吸附拆分法选择吸附拆分法(4)诱导结晶拆分法诱导结晶拆分法(5)化学拆分法化学拆分法 本讲稿第三十一页，共三十二页小小结：1、理解手性、旋光性、理解手性、旋光性、对映异构的概念映异构的概念2、熟、熟练掌握构型的掌握构型的标记方法方法3、熟、熟练掌握构型式的透掌握构型式的透视式和菲舍式和菲舍尔投影式之投影式之间的相的相互互转化。化。作作业：1、(2)（4）（6）；）；2、（、（2）（5）；4、(2)（4）；7本讲稿第三十二页，共三十二页