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1、有机化学的立体异构第1页，本讲稿共30页 第一节 顺反异构顺反异构 的定义分子构造相同，只是由于双键旋转受阻而产生的原子或基团的空间排列方式不同，所引起的异构叫做顺反异构。例如，2-丁烯的两个甲基（或两个氢原子）被固定在双键的同侧或异侧。第2页，本讲稿共30页同侧异侧第3页，本讲稿共30页顺反异构的构型在这两个不能自由旋转的碳原子上，分别连接不同的原子或基团时，就有两种不同的空间排列方式即有两种构型：相同基团排在双键的同一侧，称为顺式构型（可用cis-表示）；相同的基团分别排在双键的两侧，称为反式构型（可用trans-表示）。第4页，本讲稿共30页烯烃存在顺反异构的条件每个双键碳原子都连有不同
2、的原子或基团。每个双键碳原子都连有不同的原子或基团。顺式顺式 反式反式 或或 第5页，本讲稿共30页当双键碳上其中一个碳原子上连有两个相同的原子或基团时，则不存在顺反异构 如：如：与与两式为相同的，不是顺反异构体两式为相同的，不是顺反异构体 第6页，本讲稿共30页顺反异构体的性质顺反异构体不仅理化性质上有差别，它们的生理活性也有区别。因而生理活性不一样显示分子构型不同对药理作用的影响。如两种已烯雌酚，只有反式异构体治疗某些妇科病有效。第7页，本讲稿共30页第二节 对映异构一、对映异构现象（一）手性碳原子与对映异构乳酸的立体结构模型：第8页，本讲稿共30页结论：把这两个模型叠在一起就会发现，无论
3、把它们怎样放置，都不能使它们完全重合，这两个模型的关系正像左手和右手的关系一样：它们不能相互重合，但却互为镜象。手性：一个物体若与自身镜象不能重合，就叫做具有手性。手性分子与非手性分子：在立体化学中，不能与镜象重合的分子叫做手性分子，而能重合的分子叫非手性分子 第9页，本讲稿共30页对映异构体和手性碳原子凡是手性分子，必有互为镜象的构型。互为镜象的两种构型异构体叫做对映体，一对对映体的构造相同，它们在结构上的差别仅在于空间的排列方位不同，因此它们是立体异构体，这种立体异构叫做对映异构体。而与不同的四个基团连接的碳原子叫做手性碳原子（用C*表示）。第10页，本讲稿共30页下列化合物有手性碳原子：
4、第11页，本讲稿共30页（二）对映异构的旋光性1偏振光和旋光性偏振光的形成第12页，本讲稿共30页只有与尼可尔棱镜晶轴平行的光才可通过尼可尔棱镜偏振光与不同轴向的尼可尔棱镜 第13页，本讲稿共30页平面偏振光通过旋光性物质振动方向改变 如下图：第14页，本讲稿共30页平面偏振光通过旋光性物质振动方向改变 如下图：第15页，本讲稿共30页左旋体和右旋体把能使偏振光的振动平面按逆时针方向旋转的旋光性物质叫左旋体；向顺时针方向旋转的叫右旋体。通常用“”或“”表示左旋；用“d”或“+”表示右旋。第16页，本讲稿共30页2旋光度和比旋光度偏振光振动方向旋转的角度，叫做旋光度，用“”表示 测定物质旋光性的
5、仪器叫旋光仪 第17页，本讲稿共30页旋光仪结构示意图 第18页，本讲稿共30页旋光仪的视场图 图a二分视界图b暗视场 第19页，本讲稿共30页比旋光度物质旋光度的大小除了与物质的分子结构有关外，物质旋光度的大小除了与物质的分子结构有关外，还随测定时所用溶液的浓度、盛液管的长度、温度、还随测定时所用溶液的浓度、盛液管的长度、温度、光的波长以及溶剂的性质等而改变。如把这些影响光的波长以及溶剂的性质等而改变。如把这些影响因素加以固定，不同的旋光性物质的旋光度各为一因素加以固定，不同的旋光性物质的旋光度各为一常数，通常用比旋光度常数，通常用比旋光度 表示表示 第20页，本讲稿共30页旋光度与比旋光度
6、之间的关系可用下式表示：第21页，本讲稿共30页（三）对映异构体的表示方法1投影式乳酸对映异构体的模型及投影式 第22页，本讲稿共30页2.D-和L-表示法 为研究方便，避免混乱，人为地以甘油醛为标准，为研究方便，避免混乱，人为地以甘油醛为标准，规定手性碳原子的羟基在投影式的右边，氢原子在规定手性碳原子的羟基在投影式的右边，氢原子在左边的为左边的为D D型，相反的为型，相反的为L L型型 D D（+）甘油醛）甘油醛 L L（）（）甘油醛甘油醛第23页，本讲稿共30页3.R-和S-表示法R-和S-表示法的方法是：首先按次序规则，对手性碳原子上连接的四个不同原子或基团，按优先次序由大到小排列为，然
7、后将最小的d摆在离观察者最远的位置，最后绕划圆，如果为顺时针方向，则该手性碳原子为R型（拉丁文Rectus的缩写，意为“右”）；如果为逆时针方向，则该手性碳原子为S型（拉丁文Sinister的缩写，意为“左”）。第24页，本讲稿共30页R型R型 顺时针第25页，本讲稿共30页S型S型 逆时针第26页，本讲稿共30页小结 顺反异构顺反异构顺反异构的构型：顺式和反式顺反异构的构型：顺式和反式 顺反异构产生条件顺反异构产生条件 及顺反异构体的性质及顺反异构体的性质 对映异构对映异构 基本概念：手性、手性分子、非手性分子、对映体、基本概念：手性、手性分子、非手性分子、对映体、偏振光、旋光性、旋光性物质
8、、旋光度、比旋光度、偏振光、旋光性、旋光性物质、旋光度、比旋光度、外消旋体外消旋体 旋光性异构体：左旋体旋光性异构体：左旋体 、右旋体、右旋体 对映异构的构型表示：投影式对映异构的构型表示：投影式 ；D D、L L型表示型表示 ；R R、S S型表示型表示 第27页，本讲稿共30页实验十一 葡萄糖的旋光度测定【实验目的实验目的】认识旋光仪的构造，正确使用旋光仪认识旋光仪的构造，正确使用旋光仪 【实验原理实验原理】葡萄糖分子结构中有多个不对称碳原子，具有旋光性，葡萄糖分子结构中有多个不对称碳原子，具有旋光性，为右旋体。一定条件下的旋光度是旋光性物质的特性为右旋体。一定条件下的旋光度是旋光性物质的
9、特性常数，测定葡萄糖的比旋度，可以鉴别药物，也可以常数，测定葡萄糖的比旋度，可以鉴别药物，也可以反映药物的纯杂程度。反映药物的纯杂程度。【实验用品实验用品】WZZ WZZ2B2B自动指示旋光仪，自动指示旋光仪，100ml100ml量瓶，小烧杯，胶头滴量瓶，小烧杯，胶头滴管，玻棒，蒸馏水，分析天平，氨试液，葡萄糖管，玻棒，蒸馏水，分析天平，氨试液，葡萄糖 (C6H12O6(C6H12O6 H2O)H2O)第28页，本讲稿共30页【实验方法及内容】1.1.供试液的配制供试液的配制 精密称取葡萄糖精密称取葡萄糖 (C6H12O6(C6H12O6 H2O)H2O)约约10g10g，放置小烧杯加水溶解，
10、放置小烧杯加水溶解，转入转入100ml100ml量瓶中，加氨试液量瓶中，加氨试液0.2ml0.2ml，用水稀释至刻度，摇匀，用水稀释至刻度，摇匀，静置静置1010分钟，即得供试液。分钟，即得供试液。2.2.调整零点调整零点 将旋光管用蒸馏水冲洗数次，缓缓注满蒸馏水（注意勿使发将旋光管用蒸馏水冲洗数次，缓缓注满蒸馏水（注意勿使发生气泡），小心盖上玻璃片、橡胶垫和螺帽，旋紧旋光管两生气泡），小心盖上玻璃片、橡胶垫和螺帽，旋紧旋光管两端螺帽时，不应用力过大以免产生应力，造成误差，然后以端螺帽时，不应用力过大以免产生应力，造成误差，然后以软布或擦镜纸揩干、擦净，认定方向将旋光管置于旋光计内，软布或擦镜
11、纸揩干、擦净，认定方向将旋光管置于旋光计内，调整零点。调整零点。3.3.测定测定 将旋光管用供试液冲洗数次，按上述同样方式装入供试液并将旋光管用供试液冲洗数次，按上述同样方式装入供试液并按同一方向置于旋光计内，按同一方向置于旋光计内，同法读取旋光度同法读取旋光度3 3次，取其平均值。次，取其平均值。第29页，本讲稿共30页【注意事项】1.钠光灯启辉后至少20min后发光才能稳定，测定或读数时应在发光稳定后进行。2.测定时应调节温度至200.5。3.供试液应不显浑浊或含有混悬的小粒，否则应预先过滤并弃去初滤液。4.测定结束后须将测定管洗净晾干，不许将盛有供试品的测试管长时间置于仪器样品室内；仪器不使用时样品室可放硅胶吸潮。第30页，本讲稿共30页