对映异构

水、乙醇、乙醚等对偏振光无影响 乳酸、葡萄糖等使偏振光平面旋转，为旋光性物质。
规定：逆光方向观察：顺时针旋转：右旋体 （+） 反时针旋转：左旋体 （-）
旋转角度------旋光度 α
丙酸
亮
α
暗
亮
乳酸
三. 手性原子和手性分子
手性碳原子（不对称碳原子） ----连有四个不同原子或基团的碳原子
（尚不能判断分子是否具有旋光性或手性） 手性分子——实物与镜像不能叠合的分子 非手性分子——实物与镜像能叠合的分子
1874年,Vanthoff ,进化此学说,提出碳四 面体学说: 一个碳原子结合的四个基团中,只要 有任何两个基团相同,无旋光性.
Vanthoff（荷兰，1852-1911）
The reason for handedness in molecules: chirality 分子中的手性由何而来
五. 比旋光度
. 比旋光度 [α ]tλ(D) =
α CL
为常用物理常数 :可作定性判断,
唯一可作定量测定的物理常数.
t: 温度 (℃)
λ : 波长 (nm),常用钠光: 589nm (D光谱)
α : 旋光度 (度)
C: 浓度 (g/ml) ,纯液体: C=d (密度)
L : 旋光管长度 (dm)
历史: 1811年 ,Arago发现石英的两种形状
成镜像关系,使偏振光旋转.
1848年,Peste ur ,酒石酸钠铵成镜像
(NaOOC-CH-CH-COONH4) OH OH
实物与镜像互相对映，不能重合---对映异构 （光学异构）
1860年,Pesteur提出光学异构由分子中 原子在空间的不同排列引起(以前 认为分子平面状)
溶剂: 对α 有较小影响
习题:将5.678g蔗糖配成20mL水溶液，20℃时，在1dm样 品管中用钠黄光测得旋光度为+18.80，请计算蔗糖的 比旋光度。
六. 含一个手性碳原子的化合物
1 ：手性分子的构型表示法
球棍模型（三维立体） 锯架式 透视式 锲型式(视线垂直于 C-C 轴) 投影式
2：Fischer投影式（十字式）
COOH
CH3
H
OH CH3
纸面内 转180。
HO
H COOH
相同
纸平面内转90。的奇数倍为对映体：
COOH
OH
H OH 纸面内 HOOC
CH3 转270。
H
CH3 对映异构
e： 任何两基团交换奇数次，改变构型， 交换偶数次，构型相同。
COOH H OH
CH3
OH H COOH
CH3
Leabharlann Baidu
OH H CH3
Fischer 投影式规则及注意点:
a: 主碳链在垂直链上,小编号位于上方(非一定条件)
b: 正交的十字表示不对称碳原子和它的四键,
规定水平方向表示纸前,竖线方向表示纸后.
c: 不能离开纸面反转
COOH
COOH
H OH 反转 HO H
CH3
CH3
两种异构
d : 纸平面内旋转90。的偶数倍，构型不变。
1. 平面对称因素——对称面： 不具有旋光性 CH2Cl2 H
H C
Cl Cl
两个对称面（红、蓝三角形）
苯 七个对称面
The Great Kudu Is Meso
Teaser: The Kiss of the Elephants chiral or meso?
2. 中心对称因素——对称中心：不具旋光性
van 't Hoff (Nobel Prize 1901) was one of the first to realize that molecules are three-dimensional.
范特霍夫对碳四面体构型及几何异构的描绘
二 . 偏振光和分子的旋光性
介绍平面偏振光
Nical棱镜
偏振光
1891年， E.Fischer 提出
COOH
COOH
HO C H = HO H
CH3
CH3
锲形投影式
Fischer投影式
Fischer E.（德国1852-1919）
Fischer projection(投影式)
Fischer E.(1852~1919): 1902 Fischer H.(1881~1945): 1930 Fischer O.(1918~): 1973
§3-3 对映异构
教学主要有两个难点： • 要在头脑中建立起分子三维空间结构的动态形象， 但这个空间形象又是由平面的二维媒介（纸、黑板） 来表达的；如何正确描述？ • 在概念上要对立体化学中出现的许多专用术语有正 确的理解和运用。
一. 对映异构和四面体碳 (简讲)
物质偏振光的旋光 性与分子结构关系
H
H
苯
H
CH3
CH3
H
H
H
3. 轴对称因素——对称轴(补充)：可能具有旋光性
沿轴旋转 360。/n （n > 1）后与原构型重合, 称n重旋转对称轴.
CH3 H 非手性
CH3 F
H
B
F
F 非手性
CH3
HH CH3 手性
4 . 交替对称轴——旋转反映轴(补充)：不具旋光性
旋转 360。/n ，作其镜像，与原构型重合，
COOH
Ⅰ=
Ⅱ
= Ⅲ （=Ⅰ）
注：判断构型是否相同：纸面旋转，基团交换。
例 Cl
H Br CH3
CH3 Br H
乳酸： CH3-CH-COOH 不具对称因素，有两光学异构 OH
熔点
PKa (25℃) [α ]15D(H20)
肌肉乳酸
52
3.79
+2.6
发酵乳酸
52
3.79
-2.6
合成乳酸
18
3.86
0
酒石酸,苹果酸,葡萄糖,氨基酸,氯霉素皆有光学异构现象.
手性分子----实物与镜像不能叠合的分子 手性碳----Chriality
CH3
Br
H
C2H5
CH3 CH3
Br
H
H
Br
C2H5 C2H5
互为镜象，是不同化合物
例 乳酸 COOH H H COOH
C
C
HO
CH3 CH3 OH
手性分子
判断分子的手性并非直接用分子模型或三维
立体空间想象来完成，常用对称因素判断。
四. 对称元素和手性
分子的旋光性与分子的对称元素（对称的 平面、轴、中心）有关
为 n 重交替对称轴。
Cl
H
H
Cl
Cl
H
HH
Cl Cl
旋转 90。
Cl Cl H H
H H Cl Cl
Cl
H
H
Cl
Cl
H
对映
注：具 n 重交替对称轴往往同时具有对称面或对称中心， 单独具 n 重交替对称轴的分子较少。
总结：具对称中心或对称面的分子：为对称分子，非手性。 具旋转对称轴：可能不与镜像重合，可以是手性分子。 不具任何对称因素的分子不与镜像重合：手性分子。