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1、对映异构简化对映异构简化第一页，讲稿共三十三页哦构型异构体构型异构体构象异构体构象异构体构造异构体构造异构体(平面异构体平面异构体)同同分分异异构构体体碳架异构体碳架异构体官能团异构体官能团异构体官能团位置异构体官能团位置异构体互变异构体互变异构体顺反异构体顺反异构体对映异构体对映异构体(旋光异构旋光异构)立体异构体立体异构体(原子的连接顺序和方式不同原子的连接顺序和方式不同)(原子在空间的原子在空间的排列方式不同排列方式不同):-单键的旋转单键的旋转第二页，讲稿共三十三页哦两个反两个反-1,3-二甲基环己烷一样吗二甲基环己烷一样吗?两个分子互为实物和镜像但不能重叠的立体异构现象两个分子互为实
2、物和镜像但不能重叠的立体异构现象称为称为对映异构对映异构;相应的分子称为相应的分子称为对映异构体。对映异构体。对对映异构体在化学特性、物理特性上大致相同映异构体在化学特性、物理特性上大致相同,但其但其生物活性和光学活性不同！生物活性和光学活性不同！不能不能重叠重叠第三页，讲稿共三十三页哦5.1 物质的旋光性物质的旋光性1、平面偏振光和旋光性、平面偏振光和旋光性(了解了解)普通光线通过普通光线通过Nicol棱镜棱镜,它只允许与其晶轴平行的平面上振它只允许与其晶轴平行的平面上振动的光线通过动的光线通过,即得到即得到“平面偏振光平面偏振光”双箭头表示光可能双箭头表示光可能的振动方向的振动方向 普通光
3、普通光:有无数个振动平面有无数个振动平面,振动平面振动平面与光的前进方向相垂直与光的前进方向相垂直Nicol(尼克尔尼克尔)棱镜棱镜方解石晶体方解石晶体(碳酸钙的一碳酸钙的一种特殊晶体种特殊晶体)晶轴晶轴平面偏振光：平面偏振光：只在一个平面上振动的光。只在一个平面上振动的光。第四页，讲稿共三十三页哦2、什么叫旋光性？、什么叫旋光性？普通光普通光 旋光度旋光度旋光度旋光度不旋光物质不旋光物质旋光性物质旋光性物质光活性物质光活性物质光活性物质光活性物质旋光性旋光性:能使偏振光振动平面能使偏振光振动平面旋转的性质旋转的性质;具有旋光性的物具有旋光性的物质称为质称为旋光物质或光学活性物旋光物质或光学活
4、性物质质。旋光物质的旋光方向旋光物质的旋光方向(只能实验测定只能实验测定!)左旋体左旋体(-):使偏振光振动平面按逆时针方向旋转使偏振光振动平面按逆时针方向旋转;右旋体右旋体(+):使偏振光振动平面按顺时针方向旋转使偏振光振动平面按顺时针方向旋转.第五页，讲稿共三十三页哦光源光源起偏镜起偏镜盛液管盛液管检偏镜检偏镜观察观察目镜目镜刻度盘刻度盘不旋光物质不旋光物质旋光仪工作原理示意图旋光仪工作原理示意图旋光物质旋光物质亮亮暗暗亮亮旋光度旋光度 能能够够体体现现物物质质特特性性的的是是:比旋光度比旋光度 l:dmC:gmL-1 25+2.6o(水水)D例如例如:右旋乳酸右旋乳酸与浓度与浓度C C有
5、关有关与长度与长度l l有关有关 和溶液的和溶液的温度温度,光的光的波长波长有关系有关系 第六页，讲稿共三十三页哦对对称称是一种很常是一种很常见见的的现现象。象。在化学中在化学中,分子、晶体等也有各种分子、晶体等也有各种对对称性称性.如何表达、衡量各种如何表达、衡量各种对对称？称？数学中定数学中定义义了了对对称元素称元素来描述来描述这这些些对对称。称。1、对称操作和对称元素、对称操作和对称元素对对称称操操作作是是指指不不改改变变物物体体内内部部任任何何两两点点间间的的距距离离而而使使物物体体复复原原的的操操作作。对对称称操操作作所所依依据据的的几几何何元元素素称称为为对对称称元元素素(点点、线
6、线、面面及及其其组组合合)。对对称称操操作作和和相相应应的的对对称称元元素素主主要要有有:旋旋转转轴轴(对对称称轴轴)和和旋旋转转操操作作;对称面和反映操作对称面和反映操作;对称中心和反演操作对称中心和反演操作.5.2 分子的对称性与手性分子的对称性与手性(对映异构对映异构)第七页，讲稿共三十三页哦Cn 轴定义轴定义(1)旋转轴旋转轴(对称轴对称轴)和旋转操作和旋转操作单单重重(次次)轴轴 二重二重(次次)轴轴三重三重(次次)轴轴n重重(次次)轴轴C1 =360C2 =360/2C3 =360/3Cn =360/n如如果果有有一一直直线线,当当分分子子绕绕它它旋旋转转(2/n)或或其其倍倍数数
7、时时,能能恢恢复复原原状状,这这个个直直线线称称为为该该分分子子的的n-重重对对称称轴轴,符符号号为为Cn。第八页，讲稿共三十三页哦(2)对称中心和反演操作对称中心和反演操作对称中心是假想点对称中心是假想点,分子或晶体经过该点反演后能够复分子或晶体经过该点反演后能够复原。原。即从分子中任一原子至对称中心连一直线即从分子中任一原子至对称中心连一直线,将此线延将此线延长长,必可在和对称中心等距离的另一侧找到另一相同原子必可在和对称中心等距离的另一侧找到另一相同原子.四面体的体心不是对称中心四面体的体心不是对称中心第九页，讲稿共三十三页哦对称面是假想平面对称面是假想平面,分子或晶体通过该平面作镜像反
8、映而能分子或晶体通过该平面作镜像反映而能复原复原.对称面所相应的对称操作是镜面的一个反映对称面所相应的对称操作是镜面的一个反映.(3)对称面与反映操作对称面与反映操作对映异构体形成条件对映异构体形成条件:分子中分子中既无对称面既无对称面,也无对称中心。也无对称中心。第十页，讲稿共三十三页哦手性分子手性分子连接连接四个不同四个不同基团基团不对称不对称C原子原子(手性手性C*)把实物和镜像不能重叠的现象称为把实物和镜像不能重叠的现象称为手性手性。Chiral molecules对映异构对映异构:两分子互为实物和镜像但不能重叠两分子互为实物和镜像但不能重叠具有手性的分子叫具有手性的分子叫手性分子手性
9、分子(即即不能与其镜象叠叠的分子为手性不能与其镜象叠叠的分子为手性分子分子)。其结构特点是其结构特点是既无对称既无对称面面,也无对称中心也无对称中心。2、手性、手性(对映异构对映异构)第十一页，讲稿共三十三页哦课堂练习：找出下列化合物中的手性碳原子课堂练习：找出下列化合物中的手性碳原子青蒿素青蒿素(15个碳中个碳中7个是手性碳个是手性碳)乳酸乳酸 苹果酸苹果酸第十二页，讲稿共三十三页哦史上最复杂的天然产物Gargantulide A这这是一个大是一个大环环内内酯类酯类化合物化合物,它含有一个它含有一个52元元环环和和总总共共105个碳原个碳原子子,其中近一半碳原子具有手性。其中近一半碳原子具有
10、手性。第十三页，讲稿共三十三页哦3、手性碳原子与对映异构、手性碳原子与对映异构 酒石酸酒石酸乳酸不同构型分子互为镜像但不能叠合。乳酸不同构型分子互为镜像但不能叠合。含有手性碳原子的含有手性碳原子的分子一定是手性分分子一定是手性分子吗子吗?含有一个手性碳原子的化合物含有一个手性碳原子的化合物,一定一定是手性分子是手性分子?手性分子一定含手性分子一定含有手性碳原子吗有手性碳原子吗?第十四页，讲稿共三十三页哦反反应应停停(Thalidomide)致短肢畸形事件致短肢畸形事件（20世世纪纪50至至60年代初期）年代初期）主要成分：主要成分：-苯苯酞酞茂二茂二酰亚酰亚胺胺(酞酞胺胺哌啶酮哌啶酮)导致大量
11、导致大量“海豹畸形婴儿海豹畸形婴儿”出生！出生！人们对于手性药物的认识经历过一段惨痛教训：人们对于手性药物的认识经历过一段惨痛教训：“反应停药物反应停药物”是由于是由于当时的科学技术水平的当时的科学技术水平的落后而造成的，当时的落后而造成的，当时的科学界尚不知道长得非科学界尚不知道长得非常相似的两个化合物在常相似的两个化合物在生物体内有这么大的差生物体内有这么大的差异！异！镇静作用镇静作用 强烈致畸作用强烈致畸作用第十五页，讲稿共三十三页哦4、对映异构体的特点、对映异构体的特点 对映异构体都有旋光性对映异构体都有旋光性,其中一个是左旋的其中一个是左旋的,一个是右旋一个是右旋的。所以的。所以对映
12、异构体又称为旋光异构体对映异构体又称为旋光异构体。对映异构体的对映异构体的物理性质、化学性质相同物理性质、化学性质相同,难以用化学方法难以用化学方法区别。区别。对映异构体有光学活性对映异构体有光学活性,其其比旋光度相同比旋光度相同,方向相反。方向相反。对映异构体的生理作用往往不同对映异构体的生理作用往往不同。等量的等量的对映异构体混合得到对映异构体混合得到外消旋体外消旋体,用用“”表示。表示。外消旋体的旋光性抵消外消旋体的旋光性抵消,表现为表现为无旋光性无旋光性。对映异构体的性质特点对映异构体的性质特点:第十六页，讲稿共三十三页哦1、对映体的构型式、对映体的构型式 对映体的对映体的构造式相同构
13、造式相同,但但空间的排列方式空间的排列方式(构型构型)不同不同,所以所以需要用构型式来表示。需要用构型式来表示。1)楔形楔形透视式透视式 乳酸乳酸 5.3 含有一个手性碳原子的化合物含有一个手性碳原子的化合物第十七页，讲稿共三十三页哦2)费歇尔费歇尔(Fischer)投影式投影式 手性碳手性碳位于纸平面上位于纸平面上,用横竖线的用横竖线的交叉点交叉点表示表示;以以横横线相连的原子或基团在纸面线相连的原子或基团在纸面前前方方,以以竖竖线相连的原子或线相连的原子或基团在纸面基团在纸面后后方方;即即“横前竖后横前竖后横前竖后横前竖后”碳链竖放碳链竖放,编号小的碳在上。编号小的碳在上。费歇尔费歇尔(F
14、ischer)投影式书写的原则：投影式书写的原则：第十八页，讲稿共三十三页哦Fischer投影式投影式注意事项注意事项：注意注意:投影式是用投影式是用平面式平面式来代表空间的来代表空间的立体结构立体结构,其可以其可以在纸面上平移在纸面上平移;在纸面上旋转时在纸面上旋转时,只能旋转只能旋转90的偶数倍才的偶数倍才能保持构型不变能保持构型不变;但但绝对不能脱离纸面翻转绝对不能脱离纸面翻转!离开纸面翻转离开纸面翻转180o,得到对映体得到对映体!第十九页，讲稿共三十三页哦2、对映体的命名、对映体的命名 1)D/L命名法命名法(相对构型相对构型)(了解了解)：在在1951年前年前,由于缺乏实验方法测得
15、对映体的真正构型由于缺乏实验方法测得对映体的真正构型,人们采取人们采取人为规定的方法人为规定的方法,选用含有手性碳原子的选用含有手性碳原子的甘油醛作为标准。甘油醛作为标准。规定规定:羟羟基在手性碳原子的右边基在手性碳原子的右边,用用D表示表示,羟基在手性碳原子的左边羟基在手性碳原子的左边,L表表示示。D-(+)-甘油醛甘油醛 L-(-)-甘油醛甘油醛注注:D、L与左右旋与左右旋(+、-)无关无关,D、L表示认为规定的相对构表示认为规定的相对构型型;而左、右旋要通过旋光而左、右旋要通过旋光仪测定仪测定!第二十页，讲稿共三十三页哦以甘油以甘油醛为醛为基基础础,通通过过化学方法合成其它化合物化学方法
16、合成其它化合物,如果与如果与手性原子相手性原子相连连的的键键没有断裂没有断裂,则则仍保持甘油仍保持甘油醛醛的原有构型。的原有构型。例例:D-(+)-甘油醛甘油醛D-(-)-乳酸乳酸H O左右旋左右旋(+、-)已改变已改变!第二十一页，讲稿共三十三页哦2)R/S命名法命名法(绝对构型绝对构型)(重点重点)：将与手性碳相连的四个基团按将与手性碳相连的四个基团按次序规则次序规则排列：排列：方向盘定则方向盘定则方向盘定则方向盘定则按照次序规则中次序最小的基团按照次序规则中次序最小的基团(d)放在远离放在远离观察者处观察者处,其它其它3个基团指向观察者个基团指向观察者,并由大到小转并由大到小转:abcd
17、顺时针顺时针,R型型;逆时针逆时针,S型型!注意：注意：无论是无论是D,L还是还是R,S标记方法标记方法,都不能通过其标记的构型来判都不能通过其标记的构型来判断旋光方向。断旋光方向。第二十二页，讲稿共三十三页哦A)楔形透视式确定构型：楔形透视式确定构型：(S)-2-羟基丙酸羟基丙酸 R型型基基团优团优先先顺顺序：序：-OH -COOH -CH3 -H第二十三页，讲稿共三十三页哦B)Fischer投影式确定构型：投影式确定构型：规则规则:当按次序规则当按次序规则最小基团最小基团d位于竖键时位于竖键时,abc为为顺时顺时针针者者,其构型为其构型为R型型;逆时针逆时针则为则为S型型;S型型R型型对调
18、两个基团对调两个基团,偶数次构型不变偶数次构型不变;奇数次变为其对映体奇数次变为其对映体。1次次2次次CH3OHCOOHHH3COHCOOHHH3COHCOOHHSRR第二十四页，讲稿共三十三页哦 固定任意一个基团不动固定任意一个基团不动,依此轮换依此轮换其余基团的位置其余基团的位置,构型不变构型不变。将将Fischer式式在纸面上在纸面上平移或旋转平移或旋转180(90的偶数倍的偶数倍),构型不变构型不变;旋转旋转270(90的奇数次的奇数次)构型为对映体。构型为对映体。旋转旋转180S型型S型型相当于对调两次基团相当于对调两次基团!Fischer投影式确定构型投影式确定构型说明：说明：每次
19、轮换相当于基团对调两次每次轮换相当于基团对调两次!第二十五页，讲稿共三十三页哦OHCHOHCH2OHHCHOHOCH2OH旋光性化合物的完整系统命名旋光性化合物的完整系统命名 (掌握掌握)构型、旋光方向、名称构型、旋光方向、名称如果不知道旋光方向如果不知道旋光方向,则只需指出构型则只需指出构型(R)-(+)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛(S)-(-)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛(R)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛(S)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛第二十六页，讲稿共三十三页哦(2S,3S)-12342-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸(S)-4-甲基甲基-2-己烯己烯(2Z,4R)-4-甲基甲
20、基-2-己烯己烯第二十七页，讲稿共三十三页哦 C.透视图转化为透视图转化为 Fischer 投影式投影式方法方法:面向纸面沿一定的角度看过去面向纸面沿一定的角度看过去(两个键的夹角两个键的夹角),处处于于左右的基团左右的基团写在写在 Fischer 投影式的投影式的横线上横线上,左右关系不变左右关系不变;其余两个基团写在竖线上其余两个基团写在竖线上,上下关系不变。上下关系不变。COOHHHOCH3H3COHCOOHH(S)-2-羟基丙酸羟基丙酸 例例1：直接观察透视图不便直接观察透视图不便时尤为有用时尤为有用!第二十八页，讲稿共三十三页哦 例例2：COOHHOHCH3R型型CH3HOCOOHH
21、第二十九页，讲稿共三十三页哦5.3 含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化合物*RRSSSRRSI II III IV1、含两个不相同手性碳原子的化合物、含两个不相同手性碳原子的化合物对映体对映体对映体对映体2-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸 4 3 2 1不是镜像关系的旋光异构称为不是镜像关系的旋光异构称为非对映异构非对映异构,与与或或为非对映体为非对映体;与与或或为非对映体为非对映体.第三十页，讲稿共三十三页哦玫瑰的芳香从哪来？玫玫瑰瑰的的奇奇妙妙的的香香味味也也不不是是单单一一化化合合物物产产生生,而而是是很很多多种种化化合合物物结结合合在在一一起起形形成成的的这这种种微微妙妙
22、的的味味道道。在在所所有有化化合合物物中中,有有一一种种很很重重要要的的化化合合物物,名名字字非非常常直直白白的的叫叫做氧化玫瑰做氧化玫瑰(Rose Oxide).玫瑰的香味似乎有甜味玫瑰的香味似乎有甜味,水果味水果味,薄荷味薄荷味,还还有橘子味儿。有橘子味儿。这这些味道都是些味道都是 Rose Oxide 造成的。那造成的。那为为什么一种化合物可以什么一种化合物可以产产生四种不同的味道呢？生四种不同的味道呢？因因为为Rose Oxide不不是是一一个个化化合合物物。它它的的分分子子结结构构有有两两个个手手性性中中心心,所所以以有有一一共共有有四四个个对对映映体体分分子子。四四个个化化合合物物
23、结结构构几几乎乎完完全全相相同同,只只是是手手性性中中心心不不同同就就会会产产生生完完全全不不同同的香味的香味.第三十一页，讲稿共三十三页哦*RRSSRS对映体对映体非对映体非对映体内消旋体内消旋体内消旋体内消旋体是分子内有对称面的单一化合物是分子内有对称面的单一化合物,不可拆分。不可拆分。2、含两个相同手性碳原子的化合物、含两个相同手性碳原子的化合物=I II III IV2,3-二羟基丁二酸二羟基丁二酸(酒石酸酒石酸)第三十二页，讲稿共三十三页哦含有手性碳原子的分子是否一定是手性分子？含有手性碳原子的分子是否一定是手性分子？不一定不一定!*=含有一个手性碳原子的化合物含有一个手性碳原子的化合物,一定是手性分子。一定是手性分子。把分子内含有平面对称性因素的没有旋光性的立体异构体称为把分子内含有平面对称性因素的没有旋光性的立体异构体称为内消内消旋体旋体(meso).RS判断方法判断方法:含两个不同构型的相同手性碳原子含两个不同构型的相同手性碳原子(指所连基团一样指所连基团一样)的化合物！的化合物！第三十三页，讲稿共三十三页哦