第三章 立体化学

旋光度和比旋光度
影响物质旋光度的因素：
与盛液管的长度有关。
旋光度的大小取决于溶液的浓度。
比旋光度：规定1ml含1g旋光性物质的溶液，放
在1dm长的盛液管中测得的旋光度。
t
D
=
lC
例；肌肉乳酸
[ ]2D0 3.8
t-测量时的温度 D-钠光的波长 a- 样品的旋光度
l- 样品管的长度 c - 样品的浓度
(S)-(+)-乳酸
(R)-(-)-乳酸 (+)-乳酸
m.p. 53 ℃
53 ℃
18 ℃
15
D
3.82
-3.82
0
pKa 3.97
3.80
3.86
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N*
H
H5C2
O
CH3
C6H5
H7C3
P*
C6H5 CH3
O S* CH2
CH3
手性中心特点：手性中心原子各连有不同的原子或基团。
（2）手性面（chiral plane）：
分子的手性由于某些基团对分子中某一平面的不同分布而引 起，此平面称为手性面。
(04,09,10)
H3C CH3
CH3
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2020/9/19
旋光性与分子结构的关系
手性：实物和镜像不重叠的特性称为手性或手 征性，是物质具有旋光性和产生对映异构体的 必要条件。
手性分子：具有手性的分子。
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2020/9/19
（二）判断化合物是否有手性的方法 有机分子是否有手性，与分子的对称性有关。 1. 对称因素：对称轴，对称面、对称中心。
H
H C
CH3
CH3
Cl C H H
（3） 对称中心 设想分子中有一个点，从分子中任一个原子出发，向这个点作一
直线，再从此点将直线延长出去，则在与该点前一段等距离处，
பைடு நூலகம்
可遇到一同样的原子，该点称为分子的对称中心。
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CH3
P
H
CC
H
CH3
2. 手性因素
COOH P
CH3
H H
要指对称面、对称中心）、手性碳原子、手性 分子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋 体等基本概念。 2． 掌握书写费歇尔投影式的方法。 3． 掌握构型的D、L和R、S标记法。 4． 掌握判断分子手性的方法。
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2020/9/19
分子式相同，原子的成键顺序不同。
分子 结构
分子构造
碳骨架异构
官能团异构 官能团位置异构
互变异构 分子构造相同，原子或原子团在空间
的排列不同。 对映异构
分子构型
顺反异构
非对映异构
非对映异构
分子构型相同，由于单键
分子构象 的自由旋转，原子或原子 团在空间的排列不同。
构造异构体：
官能团异构：
CH3CH2OH CH3OCH3
顺反异构： H CH3 Cl
H H
CH3
COOH
分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。 使分子具有手性的几何因素是手性中心和手性面。
（1）手性中心（chiral center）：
能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架称之。
常见的手性中心有C*，P*， N*等。
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COOH
CH3
C * OH
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2020/9/19
平面偏振光和物质的旋光性
右旋体：使偏振光向右旋转的物质。用（＋）或d 表示。
左旋体：使偏振光向左旋转的物质。用（－）或l 表示。
旋光度：旋光物质使偏振光振动平面旋转的角度 称为旋光度。用α表示。用旋光仪测量。
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CH3
官能团位置 C C C C Cl H H H
异构
CCCC
OO
OH
O
互变异构： CH3C CH2COC2H5 CH3C CHCOC2H5
对映异构： COOH
COOH
H OH HO
H
CH3
CH3
D-(-)-乳酸 L-(-)-乳酸
mp: 52.8° mp: 53°
构象异构：
H
CH3 H
H CH3CH3
Cl
*
手性分子
Cl H
HH
HH
*
* 非手性分子
Cl Cl
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分子的对称性
对称面
对称中心
Cl F
F Cl
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O CH3 CH3
H
H
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含一个手性碳原子的化合物
手性碳原子：在有机化合物中，手性分子大多含 有一个与四个互不相同基团相连的C原子，这种C 原子没有任何对称因素，所以通常叫不对称碳原 子或手性碳原子。用C※表示。
H
HH
H
CH3
H
对位交叉 邻位交叉
旋光异构的定义
旋光异构：分子式、构造式相同，互呈镜像对应 关系的立体异构现象称为对映异构，由于它们的 旋光性不同又称为旋光异构。
石英晶体
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偏振光和旋光活性
平面偏振光 —在同一个平面上振动的光
当平面偏振光通过某物质时，如果该物质能使通 过它的平面偏振光的偏振面发生旋转，则称该物 质具有旋光性或称该物质为旋光性物质。
（1） 对称轴：
设想分子中有一条直线，当分子以该直线为轴旋转360°/ n
（n为正整数），得到的分子与原分子相同，该直线即为这个
分子的n重对称轴Cn。
C2
CH3 C
n=2
H C
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H
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CH3 返回
（2） 对称面
设想分子中有一平面，它可把分子分为互为镜像的两半， 该面称为对称面
CH3 C
CH2COOH 返回
判断分子是否手性的依据：
※ 凡具有对称 面、对称中心的分子，都是非手性分子。 ※ 有无对称轴，对分子是否有手性无决定作用。
一般：
※ 当分子中只有一个C* ，分子一定有手性。
※ 当分子中有多个手性中心时，要借助对称因素。无对称 面，又无对称中心的分子，必是手性分子。
C2 HH
H
*
OH CH3CHCO2H
OH
OH
C CO2H HO2C C
H
CH3
CH3
H
乳酸
镜象
实物
含一个手性碳原子的分子一定是一个手性分子。
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外消旋体
对映体—互为镜像关系的旋光异构体 外消旋体—一对对映体的等量混合物。
CO2H
CO2H
CH
CH3
OH
HC
HO
CH3
有机化学电子教案－第三章
旋光异构：
3-1 概述 3-2 旋光性与分子结构的关系 3-3 含手性碳的旋光异构体 3-4 不含手性碳的旋光异构体 3-5 旋光异构体的性质 3-6 外消旋体的拆分
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2020/9/19
学习要求： 1． 掌握立体异构、光学异构、对称因素（主