1、學習要求：學習要求：要求能熟練書寫各要求能熟練書寫各類型同分異構體并類型同分異構體并能正確命名能正確命名。難點：難點：構象異構的構象異構的正確書寫；對映異正確書寫；對映異構的判斷和正確表構的判斷和正確表達。達。重點：重點：幾何異構、幾何異構、對映異構。對映異構。一、一、 有機化合物同分異構的幾個概念有機化合物同分異構的幾個概念 分子的結構分子的結構：分子中原子互相的結合稱為分子的 結構。分子的構造分子的構造：分子中原子間相互連接的順序稱為 分子的構造。分子的構象分子的構象：分子中原子或基團繞單鍵旋轉，在空間排列方式稱為分子的構象。分子的構型分子的構型：分子中原子或基團在空間排列方式稱為分子的構

2、型。同分異構現象同分異構現象：化合物的分子式相同，分子的結構和性質不同的現象稱為同分異構現象。同分異構體同分異構體：具有同分異構現象的化合物稱為同分異構體。構造異構現象構造異構現象：分子式相同，分子中原子相互連接順序不同現象稱為構造異構現象。二、二、 碳架異構現象碳架異構現象 分子中碳原子相互連接的順序不同，產生不同的碳鏈或碳環現象，稱為 碳架（骨架）異構現象碳架（骨架）異構現象。1. 鏈烷烴的碳鏈異構現象鏈烷烴的碳鏈異構現象 甲烷CH4、乙烷CH3CH3、丙烷CH3CH2CH3無碳架異構，用甲基CH3取代丙烷中不同類型的氫原子，得到碳架異構的丁烷：取代伯氫取代伯氫取代仲氫取代仲氫戊烷2-甲基

3、丁烷取代伯氫取代伯氫2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷H CHCHCHCHHHHHHHCHCHCHCHCHH HHHHHHCHCHCCCHHHH HHHHHH CHCCHHH HHH CHCHCCCHHH H H HHHHCCCCHHCHHHHHHHHHHHCHH取代叔氫取代叔氫不同碳原子數的烷烴的碳架異構體數目：62,491,178,805,83136631935189532111異異構構體體數數4020987654321C原原子子數數 隨鏈烷烴中碳原子數增加，碳架異構體數目隨鏈烷烴中碳原子數增加，碳架異構體數目急劇增加。急劇增加。寫出最長直鏈碳架式： C C C C C C C 縮掉一個C，再

4、接到縮短后的不同碳上，相當于： C CCC C C CC C C C C CC 鏈烷烴碳架異構體的推導鏈烷烴碳架異構體的推導 用碳鏈逐步縮短的方法推導碳架異構體數目， 以庚烷為例說明推導過程： 縮掉兩個C（相當于一個CC或兩個C）接到縮短后的碳鏈上： C C C C CC CC C C C CCCC C C C CCCC C C C CCCC C C C CCC 縮掉三個C，或一個C和一個CC或一個CCC或一個CC接到縮短的原碳鏈上：C C C CCC CC C C CC C CC C C CC C CC C C CCCC 與與同同與與同同與與同同共共9個碳架異構體個碳架異構體C2. 環烷烴碳

5、架異構現象環烷烴碳架異構現象 逐步縮小碳環，縮下來的碳，連到縮小后的碳環的不同位置上，寫出環烷烴碳架異構體。例如：環己烷 C6H12可以寫出12個異構體： CCCCCCCC CCCCCCCC CCCC CC C CCCC三、三、 官能團位置異構現象官能團位置異構現象 官能團取代碳架異構體中的不同氫原子，形成了官能團位置異構現象。例例1. 丁烷有兩個碳架異構體，可形成四個一元醇的 異構體：CH3CH2CH2CH2OHCH3CHCH2CH3OH1-丁醇2-丁醇CH3CHCH2OHCH3CH3C OHCH3CH32-甲基-1-丙醇2-甲基-2-丙醇CH3CHCHCH3CH2CHCH2CH3CH3CC

6、H3CH2CHCCH2CH3CH3CCCH31-丁烯2-丁烯2-甲基丙烯1-丁炔2-丁炔例例2. 在丁烷碳鏈異構體各碳上引入雙鍵或三鍵，形成官能團位置異構體，可形成三個丁烯異構體和兩個丁炔異構體： 例例3. 碳環化合物也能形成官能團位置異構體。 如甲酚有三個異構體： CH3OHCH3OHOHCH3 鄰甲苯酚間甲苯酚對甲苯酚 在多官能團化合物中，官能團位置異構體還表現在官能團相對位置，如溴代環己烯有三個異構體：1-溴環己烯3-溴環己烯4-溴環己烯BrBrBr四、四、 官能團異構現象官能團異構現象 分子式相同，構成官能團的原子連接順序和方式不同形成不同的官能團，可以形成不同類型化合物，構成官能團異

7、構現象。 例例1. 分子式為 C3H6 的化合物，可以是丙烯CH2=CHCH3 和環丙烷 兩個化合物。例例2. 分子式為 C2H6O 的化合物，可以是甲醚CH3OCH3 和乙醇 CH3CH2OH 兩個化合物。例例3. 分子式為 C2H4O 的化合物，可以是乙醛 CH3CHO、乙烯醇 CH2=CH-OH 和環氧乙烷 三個化合物。例例4. 分子式為C4H8O的化合物可以有醛、酮、烯醇、烯基醚、脂環醇和環氧烷烴等六類化合物。如： 分子中原子數目越多，形成官能團異構體數目分子中原子數目越多，形成官能團異構體數目也越多。也越多。C C C OCC C C COC C C C OHCH2CHOCH3CH3

8、異丁醛丁酮OHC C C CO2-丁烯醇乙基乙烯基醚環丁醇1,2-環氧丁烷五、五、 互變異構現象互變異構現象 在常溫下，不同官能團異構體處于動態平衡之中，能很快地互相轉變，稱為互變異構現象（特殊的官能團異構）。例例1. 酮與烯醇間互變異構:CH3C CH2C CH3OOCH3C CHC CH3OOH（24%）（76%）CH3C CH2C O C2H5OOCH3C CH C O C2H5OHO（92.5%）（7.5%）例例2. 硝基烷烴與酸式硝基烴間互變異構 例例3. 亞硝基苯酚與肟互變異構 OHN OON OH 在這些平衡混合物中，各組分是互為同分異構體，但很難分離出純的某種互變異構體。CH3

9、CH2NOOCH3CHNOHO一、一、 鏈烷烴的構象鏈烷烴的構象1. 基本概念基本概念 構象異構現象構象異構現象：在常溫下，分子中的原子或基團繞著單鍵（鍵）旋轉，在空間產生了一系列不同的排列方式的現象。每一種排列稱為構象異構體（異象體）構象異構體（異象體）。 穩定構象穩定構象：在一系列構象中能量最低（最穩定、存在時間最長或出現概率最大）的構象稱為穩定構象，又稱為優勢構象優勢構象。2. 乙烷的構象乙烷的構象 乙烷分子繞CC 鍵旋轉 ，產生無數個構象異構體，其中有兩個典型構象異構體，稱為極限構象異構體重疊式（順疊式）構象、交叉式（反疊式）構象。重疊式構象交叉式構象 構象的表示方法構象的表示方法：鋸

10、架式、立體透視式和紐曼投影式。 紐曼投影式紐曼投影式：把乙烷分子模型的CC鍵的一端對著觀察者，另一端遠離觀察者，進行投影操作，兩碳原子重合。前一個碳用 表示，后一個碳用 表示。 用前一個碳和后一個碳上的兩個CH鍵與CC鍵構成的兩平面的二面角“”旋轉的角度表示構象。為0、120、240時為重疊式構象，為60、180、300時為交叉式構象。交叉式構象是穩定構象，重疊式構象是不穩定構象。 分子處于熱運動狀態，從交叉式構象轉到另一交叉式構象僅需要克服12.6 kJmol-1能壘，因此各種構象處于動態平衡。 重疊式構象不穩定的原因是兩個碳上的 CH 鍵處于重疊位置，相距最近，兩個 CH鍵的兩個電子對互相

11、排斥，產生扭轉張力最大，分子的熱力學能最高。 在交叉式構象中，兩 CH 鍵距離最遠，扭轉張力最小，分子熱力學能最低，是最穩定構象。溫度降低，穩定構象數量增加溫度降低，穩定構象數量增加。3. 丁烷的構象丁烷的構象 丁烷的結構比乙烷復雜，先討論繞 C2C3 鍵旋轉產生的構象。有四種極限構象，其熱力學能及動態平衡中各異構體含量如下：全重疊式部分交叉式部分重疊式對位交叉式熱力學能/kJmol-118.83.715.90室溫下含量/%018072 在對位反交叉式構象中，扭轉張力最小，兩個大基團（CH3）相距最遠，非鍵張力（范德華排斥力）最小，能量最低，是優勢構象；其次是部分交叉構象，能量較低；再次是部分

12、重疊構象，能量較高；能量最高的是全重疊式構象，其鍵電子對扭轉張力最大，兩個大基團相距最近，非鍵張力也最大，是最不穩定構象。 這些構象能量差 18.8 kJmol-1，室溫下仍可以繞 C2-C3 鍵自由轉動，相互轉化，呈動態平衡。 丁烷分子也可以繞 C1C2 和 C3C4 鍵旋轉產生類似的構象。 相鄰的兩碳上的 CH 鍵都處于反位交叉式，碳鏈呈鋸齒狀排列：4. 正構烷烴的構象正構烷烴的構象 高碳數鏈烷烴的優勢構象：相鄰的碳原子的構象都是反位交叉式，碳鏈呈鋸齒狀排列 。二、二、 環烷烴的構象異構現象環烷烴的構象異構現象 1. 環丙烷的構象環丙烷的構象 環丙烷是三個碳原子的環，只能是平面構象平面構象

13、，即它的構型。 盡管只有一種構象，但這個環極不穩定，主要因為： (1) 所有CH鍵都是重疊構象，扭轉張力扭轉張力大。 (2) C原子是不等性雜化或彎曲鍵，有“角張力角張力”存在。2. 環丁烷的構象環丁烷的構象 環丁烷有兩種極限構象： 平面式構象平面式構象：像環丙烷一樣，不穩定，因為扭轉張力和“角張力”存在。 蝶式構象蝶式構象：能緩解扭轉張力和角張力，呈蝶式構象。 通過平面式構象，由一種蝶式翻轉成為另一種蝶式構象，處于動態平衡。蝶式是優勢構象。3. 環戊烷的構象環戊烷的構象環戊烷的構象主要是信封型和半椅型構象。兩者處于平衡。因為平面構象能量較大，一般認為環戊烷采取這種構象的可能性很少。平面型信封

14、型半椅型Baeyer 1885年提出張力學說，認為環狀化合物是平面構型。Sachse 1889年質疑張力學說只適合小環，提出環己烷有船型、椅型兩種構象。Hassle 1930年利用偶極矩測定法偶極矩測定法和電子衍射法電子衍射法研究環己烷構象，CCC=109.5，氣相、液相中環己烷幾乎全是椅型構象。Barton 1950年發展了Hassle的構象理論，以甾族化合物為對象提出構象分析構象分析，把構象分析明確地引入有機化學中。Hassel 和Barton共同獲1969年Nobel化學獎。 4. 環己烷的構象環己烷的構象 (1) 歷史Baeyer(2) 椅型和船型構象保持環己烷碳原子的109.5鍵角，

15、提出了椅型和船型構象。 椅型構象椅型構象：C1、C2、C4、C5在一個平面上，C6和C3分別在平面的下方和平面的上方，很像椅腳和椅背，故稱“椅型椅型”。 船型構象船型構象：C1、C2、C4、C5在一個平面上，C3和C6在平面上方。形狀像只船，C3和C6相當船頭和船尾，故稱“船型船型”。椅型構象船型構象 在椅型構象中,從透視式和紐曼式中可以看到：相鄰的兩個碳上的 CH 都是交叉式構象，非鍵合的氫間最近距離0.25 nm，大于0.24 nm（正常非鍵合氫之間的距離）。無各種張力，是優勢構象，在平衡構象中約占99.9%。環己烷的椅型構象立體透視式立體透視式紐曼式紐曼式 在船型構象中，船底四個 C 中

16、 C1 和 C2 ，C4 和 C5 是重疊構象，有扭轉張力，船頭和船尾兩個伸向船內的氫（旗桿鍵上氫旗桿鍵上氫）相距0.183nm，小于正常非鍵氫原子間距離(0.24nm)，有非鍵張力，它的能量比椅型高 30 kJmol-1。 立體透視式立體透視式紐曼式紐曼式(3) 扭船型和半椅型構象 扭船型構象： 將船型構象的碳扭轉約30，變成扭船型：環己烷的扭船型構象 與船型相比：旗桿鍵的氫非鍵張力減少；船底CH的扭轉張力比船型構象低 7 kJmol-1。 半椅型構象與椅型相比：有扭轉張力有角張力能量高出46kJmol-1CH2CH2543612345621(4) 環的翻轉 當由一種椅型翻轉成另一種椅型構象

17、時，要經過兩個半椅型，兩個扭船型和一個船型等構象：123456123456(5) 平伏鍵與直立鍵 環己烷的椅型構象中，六個碳原子分別在 兩個平行的平面中。C1、C3、C5在上面的平面中，C2、C4、C6在下面的平面中。一個三重對稱軸，垂直于兩平面。C3 直立鍵直立鍵：每個碳上有一根與C3軸平行的 CH 鍵，稱直立鍵，也稱豎直鍵（a 鍵鍵）。有三根向上，三根向下。 平伏鍵平伏鍵：每個碳上有一根與平行平面成 19角的CH 鍵稱平伏鍵，也稱水平鍵（e 鍵）。有三根向上偏向上偏19，三根向下偏向下偏 19。 直立鍵與平伏鍵轉換轉換：當從一種椅型構象翻轉成另一種椅型構象時，平伏鍵轉變成直立鍵，直立鍵變成

18、平伏鍵。a ee a 這種翻轉可用 NMR譜跟蹤，當溫度降到 -89時，可清楚測到 C6D11H 的a鍵上H和e鍵上H。. 取代環己烷的構象取代環己烷的構象 (1) 一取代環己烷：有取代基 R 在 a 鍵上和在 e 鍵上兩種構象。在 e 鍵上的構象穩定。因為，R 在e 鍵上是對位交叉構象，遠離C3、C5上 a 鍵的H；在 a 鍵上是鄰位交叉構象與C3、C5上 a 鍵H有非鍵吸引力。隨著 R 基團的增大，在 e 鍵上的構象比例增加。R在a鍵和e鍵(2) 二取代環己烷：二取代環己烷： 二取代基的情況有幾種取代位置，還有順反關系。一般是大取代基在 e 鍵上的是穩定構象。立體化學中研究環己烷衍生物性質

19、時，經常引入一個叔丁基，此時，叔丁基在 e 鍵的構象穩定，環不易再翻轉，稱為 “鎖住效鎖住效應應” 。反式-1-甲基-4-叔丁基環己烷構象順式-1-甲基-4-叔丁基環己烷構象(3) 多取代基環己烷：多取代基環己烷：在確定多取代環己烷的構象時，一般是大取代基在 e 鍵上，多個取代基在 e 鍵上的構象穩定。一、一、 含雙鍵化合物的順反異構現象含雙鍵化合物的順反異構現象 雙鍵 C=CC=N-和 -N=N- 阻礙了形成雙鍵的原子繞兩原子軸線旋轉，使兩原子上連的不同原子或基團出現了不同空間排列，即出現了順反(幾何)異構現象。1. 含含 C=C 鍵化合物的順反異構現象鍵化合物的順反異構現象(1) 在雙鍵兩

20、端各連有不同的兩個原子或基團時，有兩種排列方式：a）相同的原子或基團在鍵的同側為順式異構體；b)相同的原子或基團在鍵的兩側為反式異構體。(2) 當雙鍵上連有四個不同原子或基團時，也有兩種排列，出現兩個異構體： 用“順序規則順序規則”來區分 a、b、d、e 原子或基團。連在同一個碳上的兩個基團相比較，如果兩個碳連的“較優”基團在鍵平面的同側者稱為 Z-異構體異構體，用 Z 表示；如果兩個較優基團在鍵的異側者稱為 E-異構體異構體，用 E 表示。命名時，Z、E 放到括號中，放到名稱前面。用“”表示順序方向，箭頭指向 “較優”基團。注意注意：順/反，Z/E 是兩種命名方法，后者包括前者，但順式不完全

21、是 Z 式，反式也不完全是E式。 在分子中存在多于一個雙鍵時，分別判斷每個雙鍵的Z、E構型。命名時，低位號者寫在前面，中間用逗號隔開，放括號中，寫在名稱之前。 在含雙鍵主鏈的編號遵守 “雙鍵的位次盡可能小 ”的原則外，若有選擇時，編號由Z型雙鍵開始（Z優先于E）：2. 含含 C=N 雙鍵化合物的順反異構雙鍵化合物的順反異構有機化合物亞胺、肟、腙，羰基縮氨基脲等化合物分子中含 C=N 鍵，有Z、E-異構體。 3. 含含 N=N 雙鍵化合物的順反異構雙鍵化合物的順反異構偶氮化合物含有 N=N鍵，N上兩個基團在鍵同側的為順式或 Z式，在異側的為反式或E式： 二、二、 含碳環化合物的順反異構現象含碳環

22、化合物的順反異構現象 把環狀化合物的碳環近似看作一個平面，環碳原子上的取代基有在平面上、下之分，會出現順反異構現象。 兩個碳原子上兩個取代基在平面同側的為順（cis-）式異構體，在異側的為反（ trans-）式異構體。命名時，“順”或“反”置于名稱前： 有兩個以上環碳原子上各有一個取代基時，選擇其中位次最低者 為“參考基團”，在位號前加 “r”表示，其余取代基用順或反表示與 “參考基團”的立體關系：一、一、 手性分子的概念手性分子的概念 1. 手性手性 把左手放到鏡子面前，左手的鏡像與右手相同，左、右手的關系相對映而不重合。 手性手性：物質與鏡像相對映而不重合的性質稱為手性 。 手性分子手性分

23、子：具有手性的分子稱為手性分子。手性分子最大特征是具有旋光性。 非手性分子非手性分子：不具有手性的分子稱為非手性分子。判斷分子的手性： 分子與其鏡像重合稱為非手性分子；分子與其分子與其鏡像重合稱為非手性分子；分子與其鏡像不重合稱為手性分子。鏡像不重合稱為手性分子。2. 分子的手性中心分子的手性中心3. 對映異構現象對映異構現象 兩個乳酸的分子式相同，分子構造也相同，但分子中原子和基團在空間排列不同，形成實物與鏡像的關系，這種現象稱為對映異構現象對映異構現象；具有對映異構現象的分子稱為對映異構體對映異構體。二、二、 分子的對稱性與手性分子的對稱性與手性 1. 對稱面對稱面 能把分子切成互為鏡像的

24、兩半的平面，稱為分子 的對稱面對稱面，常用表示，如下圖： 甲烷CH4有六個對稱面，即通過四面體每條棱與中心碳原子的平面。 三氯甲烷CHCl3有三個對稱面，即通過四面體和氫原子相連的每條棱與中心碳原子的平面。 苯分子有七個對稱面，即通過正六邊形對邊中點與分子平面垂直的三個平面，通過正六邊形對角與分子平面垂直的三個平面，另一個是六個碳原子六個氫原子所在的分子平面。 順-1,3-二甲基環丁烷有兩個對稱面，即通過四邊形對角與四邊形平面垂直的兩個平面。2. 對稱中心對稱中心 苯、反-1,3-二甲基環丁烷和反-2,3-二氯-2-丁烯都有對稱中心。 若分子中有一點 “i”，分子中任何一個原子或基團與i點連線

25、，在其延長線的相等距離處都能遇到相同原子或基團， i點是該分子的對稱中心對稱中心。 如圖：3. 對稱性與手性的關系對稱性與手性的關系 一般情況下，具有對稱面或對稱中心的分子無手性，是非手性分子。常用對稱性判斷分子是否是手性分子。三、三、 手性碳構型的表示手性碳構型的表示1、構型的表示式、構型的表示式球棒式球棒式：把碳原子、與碳相連的原子或基團畫成球，標出化學符號，用棒表示共價鍵。 立體透視式立體透視式 ：手性碳放在紙面上，粗實線或楔線連接的原子或基團在紙面前 ，用虛線連接的在紙面后，用細實線連接的在紙面上。費歇爾投影式：費歇爾投影式：2. 構型的標記（1）D-L構型標記法在費歇爾投影式中，手性

26、碳上的OH在右邊的構型()規定為 D 型， OH在左邊的構型()是 L型。 若abc是順時針方向轉，手性碳原子為 R-構型；若abc是逆時針方向轉，手性碳原子為 S-構型。 （2） R-S構型標記法構型標記法3. 注意注意(1) D構型不一定是R構型，L構型也不全是S構型。(2) 在D-L標記中，在化學轉化過程中手性中心構型不變化，產物構型標記不變化。(3) 在R-S構型標記中，在化學轉化過程中即使手性中心構型不改變，產物構型的標記有可能改變。例如：例如：OHHCOOHClHCOOH（2R,3R）-2-羥基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-丁二醇HOHCH3OHHCH34. 命名標記命名標

27、記 已明確構型的手性化合物在命名時要將 R、S 放到名稱前并與名稱間用半字線“-”隔開。 如果分子中有多個手性碳，要分別判斷每個手性碳的構型是R或S。命名時將手性碳位號與R 或 S 一起放在括號內，寫到名稱前面。5. 費歇爾投影式與分子構型費歇爾投影式與分子構型 書寫費歇爾投影式明確規定，豎放的基團伸向紙面后方，橫放的基團伸向紙面前方。費歇爾投影式在紙面上轉 180度，保持分子的構型不變化。費歇爾投影式在紙面上轉 90 度或270度，改變了橫線與豎線的關系,也就改變了原來的構型。費歇爾投影式也不能離開紙面翻轉180 度，這樣也改變了原來的構型。例例1 1.轉轉270改變構型改變構型C2H5CH

28、3BrHS-轉轉9090改變構型改變構型轉轉180180保持構型保持構型HCH3C2H5BrC2H5CH3HBrCH3C2H5BrHS-R-R-例例2.2.FClCH3HClFCH3H翻轉180改變構型 如果費歇爾投影式的手性原子上連的基團交換一次，改變原來的構型；連續交換兩次保持原來的構型。例例3.3. 一、 化合物的旋光性及其測定二、 含一個手性碳原子化合物的光學異構現象三、 含多個手性碳原子化合物的光學異構現象 四、 碳環化合物的對映異構現象一、一、 化合物的旋光性及其測定化合物的旋光性及其測定1. 偏光偏光 普通光是一種電磁波，光振動方向與前進方向垂直。 一束普通光通過尼科爾（Nico

29、l）棱鏡或其他偏振片，只有在與棱鏡晶軸平行的平面上振動的光能透過，透過的光叫平面偏振光平面偏振光，簡稱偏光。 旋光性物質旋光性物質：能使偏光振動平面旋轉角度的物質，有旋光性，稱為旋光性物質或稱光學活性物質。非旋光性物質非旋光性物質：不能使偏光振動平面旋轉的物質，無旋光性，稱為非旋光性物質或稱無光學活性物質。2. 旋光性物質與旋光度旋光性物質與旋光度旋光度旋光度：旋光性物質使偏振光振動平面旋轉角，角稱為旋光度。旋光度值與試樣溫度、溶劑種類、試樣濃度、盛液管長度及光源有關。試樣濃度增加一倍或盛液管長度增加一倍，測得的值都增加一倍。物質旋光度的測定物質旋光度的測定：旋光儀的讀數為=25o, 實際是1

30、80（n為整數）。旋光儀分不出是+25、+205、+385或-155等。現代數字化旋光儀可直接顯示旋光方向和旋光度值。3. 比旋光度比旋光度 為了使用方便，常用比旋光度代替旋光度。 :測得的旋光度 C ：試樣質量濃度，或純液體密度，單位gmL-1 l :盛樣管長度，單位dm t :試樣溫度，單位：光源波長 （通常鈉光源，用 D表示，波長589 nm) lCt 比旋光度是旋光性物質的一個物理常數，可以定量地表示物質的旋光能力。像其他物理常數一樣，是旋光性物質的一種屬性。右旋光化合物右旋光化合物 ：使偏振光的振動平面向右（順時針）旋轉的化合物，稱右旋光化合物，用“+”表示右旋光方向。左旋光化合物左

31、旋光化合物 ：使偏振光的振動平面向左（逆時針）旋轉的化合物，稱左旋光化合物，用“-”表示左旋光方向。 在標記旋光度時，還須表示出使用的溶劑。例如，在20用鈉光源的旋光儀測得葡萄糖水溶液和果糖水溶液的比旋光度分別為右旋52.5和左旋93,分別寫作葡萄糖 +52.5（水）和果糖 - 93（水）。20 Da=20 Da=1. 分子的旋光性與手性分子的旋光性與手性例例1. 肌肉中分離出來的乳酸是右旋光乳酸, +3.82 (水) 葡萄糖發酵得到乳酸是左旋光乳酸， -3.82(水) 乳酸是手性分子 ,一個是R-型 CH3*CHOHCOOH一個是S-型CH3*CHOHCOOH。15 D15 D二、二、 含一

32、個手性碳原子化合物的光學異構現象含一個手性碳原子化合物的光學異構現象2. 對映體和外消旋體對映體和外消旋體 對映體對映體：像乳酸這樣，分子式相同，構造也相同，構型不同，形成實物與鏡像不能重合關系的兩種分子的現象，稱為對映異構現象對映異構現象 ，這種異構體稱為對映異構體，簡稱對映體對映體。由于這種異構體都具有旋光能力，因此又有旋光異構現象和旋光異構體之稱，簡稱光學異構現象光學異構現象 和旋光體旋光體。 對映體是成對存在的，它們旋光能力相同，但旋光方向相反。外消旋體外消旋體：等量(-)-乳酸和(+)-乳酸混合，得到的混合乳酸無旋光性，稱為外消旋乳酸外消旋乳酸 ，常寫作()-乳酸。酸牛奶的乳酸就是(

33、)-乳酸。對映體性質對映體性質：在非手性環境中，對映體的性質沒有區別，熔點、沸點、熔解度、轉化速率等均相等。在手性環境中，對映體的性質不同。如在偏光下旋光方向性不同；在手性試劑中轉化速率不同。在非手性條件下合成手性化合物，得到的產物往往是外消旋體。外消旋光外消旋光：旋光性化合物在物理因素或化學試劑作用下，變成兩個對映體的平衡混合物，逐步失去旋光性的過程稱為外消旋化外消旋化 。 手性碳的構型是由順序規則確定的，R , S-構型標記也是相對的。手性化合物的旋光方向是由實驗測得的，構型標記與旋光方向無必然的聯系。例：例：HOHCH2OHCHOOHHCHOCH2OHHOHCH3COOHOHHCH3CO

34、OH(R)-(+)-甘油醛(S)-(-)-甘油醛(R)-(-)-乳酸(S)-(+)-乳酸3. 旋光性與分子構型旋光性與分子構型4. 旋光性化合物的命名旋光性化合物的命名 一個完整的旋光性化合物的名稱包括三部分： （構型標記）（旋光方向標記）系統名稱 如 ：(R)-(-)-2-羥基丙酸。三、三、 含多個手性碳原子化合物的光學異構現象含多個手性碳原子化合物的光學異構現象1. 含有多個不同手性碳原子的化合物含有多個不同手性碳原子的化合物 含有一個手性碳原子的化合物有兩個旋光異 構體（一對對映體）。 含有兩個不同手性碳原子的化合物有四個旋光異構體（兩對對映體）。例如：氯代蘋果酸有四個構型異構體： 對映

35、體與非對映體的性質不同。例如，氯代蘋果酸的光學異構體的性質不同，如下表： 異構體構型D熔點/（2R，3R）-31.3（乙酸乙酯）173（2S，3S）+31.3（乙酸乙酯）173（2R，3S）-9.4（水）167（2S，3R）+9.4 （水）167氯代蘋果酸的各種異構體的物理性質氯代蘋果酸的各種異構體的物理性質含有多個不同手性碳的化合物 光學異構體數目=2n (n為不相同手性碳原子數目)例如：有CA CB CD 三個手性碳的化合物，有8個異構體（4對對映體）：2. 含有兩個相同手性碳原子的化合物含有兩個相同手性碳原子的化合物 (1) 光學異構體的數目 例：2,3-二羥基丁二酸 (HOOC*CHO

36、H*CHOHCOOH) I與II互為對映體，III在紙面上旋轉180，變為IV ，兩者是同一個化合物。 III（IV）分子內有一對稱面，非手性化合物，無旋光性，稱為內消旋體。用“meso-”或“m-”表示。命名時在名稱前加“meso-”，習慣上內消旋體也看成旋光異構體。 (2) 對映體、內消旋體、外消旋體的性質比較 2,3-二羥基丁二酸（酒石酸）的性質如下表所示。對映體的性質與內消旋體、外消旋體的性質不同。酒石酸熔點/ 溶解度/g(100g水)-1相對密度/d20pKa1pKa2（R,R)-酸170+121391.7602.934.32（S,S)-酸170-121391.7602.934.32Meso-酸140無1251.6