1、第六章 旋光异构,本章学习要求 掌握比旋光度、手性分子、手性碳原子、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等概念和Fischer投影式的写法，以及旋光异构体构型的表示方法；了解旋光仪的组成及其测定原理，外消旋体的拆分和某些有机反应中的立体化学。,1 物质的旋光性,平面偏振光（偏振光）和旋光性偏振光：只在一个平面内振动的光。,自然光 偏振光 偏振光振动前进示意图,旋光性：使偏光振动平面发生改变（偏转）的性质。可通过旋光仪检测。 旋光性物质：具有旋光性的物质，分为左旋体和右旋体。,旋光性的物质,非旋光性的物质,2. 旋光仪和比旋光度旋光仪的原理：,旋光度：使偏振光振动平面旋转的角度。随测定时所用溶液
2、的浓度（c)、盛液管的长度(d)、温度(t)、光波()以及溶剂的性质等而改变。,比旋光度：,右旋：为“+”或“d” ，左旋： 为“-”或“ l”,=,（1）一般用钠灯（D）作光源，=589.3nm，t=20oC （2）C：g/100ml l：dm,（3）溶液一般为稀溶液，否则测出的值不准。 （4）若溶液不是水，则要在后面标出溶液及相应浓度。 （5）可在手册中查到，故可用该公式来计算稀溶液的浓度或验纯，也可用同一条件下测得的稀溶液的值来测量旋光性的大小。,2 旋光性与分子结构的关系,化合物的旋光性是由分子内部结构决定的，分子的对称性与否决定了分子的旋光性 。乳酸是第一个被发现具有旋光性的物质。,
3、1. 手性、手性碳原子和手性分子,实物与镜像不能重叠的现象，如同人的左手和右手。,对映异构体：两个立体异构体若满足互为镜像，且不能重叠的关系，则两者都是手性分子且互为对映异构体。,手性分子：不能和它的镜象完全重叠的分子。一般，有手性的分子就有光学活性。,2.手性与对称因素的关系 对称面：可以把分子分成实物和镜象两半的面。,手性与对称性的关系： 绝大多数情况下，分子中既没有对称面，又没有对称中心，则该分子与其镜像不能互相叠合，分子就有手性。 手性碳原子*C：不对称碳原子。与四不同原子或基团相连的碳原子。,1. 对映异构体：构造式相同；互为镜像且不重叠 值相等，符号相反,3 含一个手性碳原子化合物
4、的旋光异构,2. 外消旋体：等量的对映体组成的混合物，无旋光性，在手性条件下可拆分。用() 或 (dl) 表示。 3. 构型的表示方法： 透视式(楔形式)，费歇尔投影式。,R-(-)-乳酸,S-(+)-乳酸,（1）“十”的含义：交叉点表示手性C，四个端点连四个不同的基团； （2）横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的前面，竖线表示指向纸平面的后面：“横”前“竖”后。 （3）将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在竖线上端。,费歇尔投影式,（4）要点： 投影式不能离开纸面翻转，否则会改变基团前后关系。 两投影式只能在纸平面上移动，或转动180o来比较是否重叠。 投影式中任两个基团不能对
5、调，否则构型改变。,如转动180o：,4. 对映异构体的命名： (1) D-L标记法,规定（人为）：以甘油醛的构型为标准（相对构型标准），指定-OH在碳链右侧为D型；在左侧为L型。,L-甘油醛,D-甘油醛,旋光方向(+),(-)与相对构型之间没有任何必然的联系。,(2) R, S标记法,(i)根据顺序规则确定四个基团的优先次序4321，找出最小的基团。 (ii)确定R,S：把最小基团1置于离观察者最远位置，从4至2，为顺时针旋转，则为R，若为逆时针旋转，则为S。,S-甘油醛,R-甘油醛,逆时针方向-S,物理性质：熔点、沸点、相对密度、比旋光度、在非手性溶剂中的溶解度等完全相同。旋光方向相反。
6、化学性质：在非手性试剂的作用下完全相同，与手性试剂作用时。或在手性溶剂或手性催化剂的作用下，两者反应速率有所不同。对映体可在手性条件下（手性试剂、手性催化剂等）拆分。,5. 对映异构体的性质,含两个不相同手性碳原子的化合物旋光异构体总数：2n个,4 含两个手性碳原子化合物的旋光异构,I（2S，3S） II（2R，3R） III （2R，3S） IV （2S，3R）,含两个不同手性碳原子的化合物，有四种（2n个）不同的平面构型。,对映关系： 与； III与 非对映关系： 与III、与、与III、与,2. 含两个相同手性碳原子的化合物 以酒石酸为 例, ,（2R，3R）,（2S，3S）,(2R，3
7、S)-meso,(2S，3R)-meso,I与II 是一对对映体，而III与IV实际上为一种化合物，称为内消旋体，用meso 表示 。,内消旋体：含多个手性碳原子但不具有旋光性的化合物称为内消旋体（为纯净物）。分子内有一对称面。（与外消旋体有本质上不同。） 含手性碳原子的化合物不一定都有旋光性，但是为主要因素。* 含一个手性碳原子的化合物一定具有旋光性。而有些化合物的分子内不存在手性碳原子，却是手性分子。,5 环状化合物的旋光异构,1,2-环丁烷二甲酸,1,3-环丁烷二甲酸,丙二烯型 H2C=C=CH2,6 不含手性碳原子化合物的旋光异构,当a=b，c=d时，即为丙二烯分子时，由于本身有对称性，无旋光性，没有旋光异构体。但当 ab或cd时，分子没有对称性，有旋光性。,丙二烯型分子的空间构型,2. 联苯型 联苯为对称分子。,但在2, 2, 6, 6位上连有不同取代基时，阻碍单键旋转，则分子有手性 。,本章重点：,1、理解手性分子的结构； 2、费歇尔投影式； 3、 对映异构体的命名： (1) D-L标记法； (2) R-S标记法。,本章思考题和作业 习题：6.3， 习题：6.2，6.8。,
