光學異構(gòu)對映異構(gòu)體課件

1、Optical isomerism構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)互變異構(gòu)互變異構(gòu)立體異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順反異構(gòu)（幾何異構(gòu)）順反異構(gòu)（幾何異構(gòu)）旋光異構(gòu)（光學異構(gòu)）旋光異構(gòu)（光學異構(gòu)）構(gòu)型構(gòu)型同分異構(gòu)同分異構(gòu)普通光和偏振光普通光和偏振光 1.偏振光偏振光5-1 旋光異構(gòu)現(xiàn)象旋光異構(gòu)現(xiàn)象一、偏振光和旋光活性一、偏振光和旋光活性旋光儀示意圖旋光儀示意圖2.旋光活性旋光活性 3.旋光度旋光度 4.旋光儀旋光儀 5.比旋光度比旋光度 cl或或 dl t= 例，例，肌肉運動產(chǎn)生的乳酸肌肉運動產(chǎn)生的乳酸 =3.8 ( () )或或 - -，旋旋糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸

2、糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸 =3.8 ( () )或或l l- -，左左旋旋牛奶發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸牛奶發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸 =0 ( () )或或 l l- - 二、分子的手征性和旋光活性二、分子的手征性和旋光活性 1.手征性（手性或不對稱性）手征性（手性或不對稱性） 手征性手征性 手的特性：實物和鏡像不能手的特性：實物和鏡像不能重疊的特性。重疊的特性。 人的左、右手分別與自己的鏡像不能人的左、右手分別與自己的鏡像不能重疊，且二者具有互為實物和鏡像不能重疊的重疊，且二者具有互為實物和鏡像不能重疊的關(guān)系。關(guān)系。 2. 手征性分子手征性分子 與自己的鏡像不能重疊的與自己的鏡像不能重疊的分子。分子。 充要條件充要條件

3、3.手征性碳原子（不對稱碳原子）手征性碳原子（不對稱碳原子） sp3雜化的碳原子所連的雜化的碳原子所連的 4 個基團不相個基團不相同同：C* 。例如：。例如： *OHCH3CHCOOH 4.對映體對映體 如果兩個旋光異構(gòu)體互為實物和鏡像不能如果兩個旋光異構(gòu)體互為實物和鏡像不能重疊的關(guān)系重疊的關(guān)系。例如，肌肉運動。例如，肌肉運動產(chǎn)生的乳酸和糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸就是一對對映產(chǎn)生的乳酸和糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸就是一對對映體。一對對映體比旋光度相等，方向相反。體。一對對映體比旋光度相等，方向相反。*OHCH3CHCOOH肌肉運動產(chǎn)生的乳酸肌肉運動產(chǎn)生的乳酸：=3.8，旋體旋體糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸 ：

4、 =3.8，旋體旋體 一對對映體一對對映體對映體對映體旋光異構(gòu)體旋光異構(gòu)體COOHNO2O2NHOOC含含C*的分子的分子手性分子手性分子 有對稱面或?qū)ΨQ中心有對稱面或?qū)ΨQ中心 分子無手性分子無手性 基團在空間只有一種排列基團在空間只有一種排列無旋光異構(gòu)現(xiàn)象無旋光異構(gòu)現(xiàn)象5-2 含手性碳原子的鏈狀化合物的含手性碳原子的鏈狀化合物的 旋光異構(gòu)現(xiàn)象旋光異構(gòu)現(xiàn)象 一、含一個手性碳原子的化合物一、含一個手性碳原子的化合物 二、旋光異構(gòu)體構(gòu)型的表示方法和命名二、旋光異構(gòu)體構(gòu)型的表示方法和命名 1.表示方法表示方法 CCCOOHCOOHOHHHCH3HOH3C透視式透視式OHCH3CH3COOHCOOHH

5、OHHFescher投影式投影式HHHOCHOCHOCH2OHCH2OHOHD( (+ +)-)-甘油醛甘油醛 L( (- -)-)-甘油醛甘油醛OHHO2.命名命名 (1)相對構(gòu)型相對構(gòu)型 D/L命名法命名法 (2)絕對構(gòu)型絕對構(gòu)型 / 命名法命名法 系統(tǒng)命名法用以系統(tǒng)命名法用以“基團次序基團次序”規(guī)則為基礎的規(guī)則為基礎的/ 命名法命名絕對構(gòu)型。命名法命名絕對構(gòu)型。：Retus （拉丁文，右）（拉丁文，右）：Sinister（拉丁文，左）（拉丁文，左） OHCH3CH3COOHCOOHHOHHD( (- -)-)-乳酸乳酸 L( (+ +)-)-乳酸乳酸- - - -(+)(- -) D-

6、-、L- - - -、 - -之間沒有任何必然的聯(lián)系。之間沒有任何必然的聯(lián)系。Fischer投影式在紙平面上轉(zhuǎn)動投影式在紙平面上轉(zhuǎn)動90或或90的奇的奇數(shù)倍，所得構(gòu)型數(shù)倍，所得構(gòu)型。例：。例：Fischer投影式在紙平面上轉(zhuǎn)動投影式在紙平面上轉(zhuǎn)動90的偶數(shù)倍，的偶數(shù)倍，所得構(gòu)型所得構(gòu)型。將將Fischer投影式的投影式的 C*任意兩個原子或基團任意兩個原子或基團對調(diào)，對調(diào)， C*構(gòu)型構(gòu)型。 將將Fischer投影式的投影式的 C*任意任意 3 個原子或基團按一個原子或基團按一定方向依次調(diào)換位置，定方向依次調(diào)換位置， C*構(gòu)型構(gòu)型。 三、含兩個不同手性碳原子的化合物三、含兩個不同手性碳原子的化合

7、物*ClICH3CH CHCH3 *OHOHCH3CH CHCH32- -氯氯- -3- -碘丁烷碘丁烷2,3- -二羥基丁烷二羥基丁烷22 =4=4兩對對映體兩對對映體兩對對映體之間，彼此兩兩對對映體之間，彼此兩兩互為兩互為。CH3ClICH3HHHHCH3IClCH3CH3ClICH3HHHHCH3IClCH3(2 ,3 ) (2 ,3 ) (2 ,3S) (2 ,3 ) 分子式、結(jié)構(gòu)式相同，含分子式、結(jié)構(gòu)式相同，含n n個不相同手性碳個不相同手性碳原子原子旋光異構(gòu)體總數(shù)旋光異構(gòu)體總數(shù) =2n 四、含兩個相同手性碳原子的化合物四、含兩個相同手性碳原子的化合物HOOC CH CH COOH

8、OHOH* 分子式、結(jié)構(gòu)式相同，含兩個相同手性碳分子式、結(jié)構(gòu)式相同，含兩個相同手性碳原子原子旋光異構(gòu)體總數(shù)旋光異構(gòu)體總數(shù)=3一對對映體和一個一對對映體和一個內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體一對對映體和內(nèi)消旋體之間，彼此一對對映體和內(nèi)消旋體之間，彼此兩兩互為非對映體。兩兩互為非對映體。酒石酸酒石酸COOHOHHOCOOHHHHHCOOHOH HOCOOHCOOH HOHCOOHHHO(2 ,3 ) (2 ,3 ) 一對對映體一對對映體 (2 ,3 )內(nèi)消旋體（內(nèi)消旋體（meso-） 五、含假手性碳原子的分子五、含假手性碳原子的分子HOOC CH CH CH COOHHOOHOH* 單從構(gòu)造式看，單從構(gòu)造式看，C

9、是非手性碳原子。分子是非手性碳原子。分子中含兩個相同中含兩個相同C*，有，有3個旋光異構(gòu)體。其中一個旋光異構(gòu)體。其中一對對映體，一個內(nèi)消旋體。但其旋光異構(gòu)體的對對映體，一個內(nèi)消旋體。但其旋光異構(gòu)體的總數(shù)總數(shù)=4，有一對對映體，兩個內(nèi)消旋體。，有一對對映體，兩個內(nèi)消旋體。432COOHOHOHHOHHH432COOHCOOHOHHOHHHHOCOOHOHOH432COOHCOOHOHHHHHOCOOH432COOHOHOHHHH(2 ,4 )(2 ,4 ) (2 ,3 ,4 ) (2 ,3 ,4 ) C-3稱為假手性碳原子。稱為假手性碳原子。 如果如果C-3所連的兩個所連的兩個C*構(gòu)造和構(gòu)型完全

10、相構(gòu)造和構(gòu)型完全相同，分子有手性，實物和鏡象不能重疊，在空同，分子有手性，實物和鏡象不能重疊，在空間有兩種排列，得到一對對映體；若這兩個間有兩種排列，得到一對對映體；若這兩個C*構(gòu)造相同、構(gòu)型相反，在空間也有兩種排列，構(gòu)造相同、構(gòu)型相反，在空間也有兩種排列，但由于分子內(nèi)部有對稱面，所以得到兩個不同但由于分子內(nèi)部有對稱面，所以得到兩個不同的內(nèi)消旋體。的內(nèi)消旋體。 5-3 碳環(huán)化合物的旋光異構(gòu)現(xiàn)象碳環(huán)化合物的旋光異構(gòu)現(xiàn)象例例1 2-甲基環(huán)丙基甲酸甲基環(huán)丙基甲酸 4種構(gòu)型種構(gòu)型HHCH3COOHHHHHHOOCCH3CH3COOH- -HHCH3COOHHHHHHOOCCH3CH3COOH- -例例

11、2 2,2-二甲基環(huán)丙基甲酸二甲基環(huán)丙基甲酸 2種構(gòu)型種構(gòu)型CH3HCOOHCH3CH3HOOCHH3C例例3 1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷 3種構(gòu)型種構(gòu)型- - -CH3HHH3CH3CCH3HHHHH3CCH3例例4 3-甲基環(huán)丁基甲酸甲基環(huán)丁基甲酸 2種構(gòu)型種構(gòu)型- - -H3CCOOHHHCOOHH3CHH4 用透視式、平面式或構(gòu)象式判斷環(huán)烷烴衍用透視式、平面式或構(gòu)象式判斷環(huán)烷烴衍生物有無手性，其結(jié)果相同。生物有無手性，其結(jié)果相同。5-4 旋光異構(gòu)體的性質(zhì)旋光異構(gòu)體的性質(zhì) 一、對映體的性質(zhì)一、對映體的性質(zhì) 對分子式相同、結(jié)構(gòu)式相同，互為實物和對分子式相同、結(jié)構(gòu)式相同，互為實物和鏡像

12、不能重疊的一對對映體來說，二者都鏡像不能重疊的一對對映體來說，二者都是手是手性分子，但在非手性條件下二者的理化性質(zhì)完性分子，但在非手性條件下二者的理化性質(zhì)完全相同，沒有手征性，只有在手性條件下其手全相同，沒有手征性，只有在手性條件下其手征性才能表現(xiàn)出來。征性才能表現(xiàn)出來。 一對對映體就好比是兩個螺紋相反的螺絲一對對映體就好比是兩個螺紋相反的螺絲釘，木制品對它們來說，就是非手性條件，這釘，木制品對它們來說，就是非手性條件，這兩個螺絲釘都能旋進去，性質(zhì)相同，沒有手征兩個螺絲釘都能旋進去，性質(zhì)相同，沒有手征性；而螺絲帽則為手性條件，只有與螺絲帽螺性；而螺絲帽則為手性條件，只有與螺絲帽螺紋方向一致的螺

13、絲釘才能旋進去，二者性質(zhì)不紋方向一致的螺絲釘才能旋進去，二者性質(zhì)不同，具有手征性。同，具有手征性。：加熱、溶劑、非手性試劑和催化：加熱、溶劑、非手性試劑和催化劑等劑等 一對對映體的一對對映體的 m.p、 b.p、 S以及一般以及一般實驗條件下的化學性質(zhì)相同。實驗條件下的化學性質(zhì)相同。 ：平面偏振光（左旋偏振光和右旋偏：平面偏振光（左旋偏振光和右旋偏振光的疊加）、酶等振光的疊加）、酶等 一對對映體旋光活性一對對映體旋光活性不同（比旋光度大小相等、方向相反）；對生不同（比旋光度大小相等、方向相反）；對生物體內(nèi)的一系列酶催化反應，二者的生理作用物體內(nèi)的一系列酶催化反應，二者的生理作用差別很大，例如：

14、青霉素在含有外消旋酒石酸差別很大，例如：青霉素在含有外消旋酒石酸的培養(yǎng)液中生長，右旋酒石酸被消耗掉，溶液的培養(yǎng)液中生長，右旋酒石酸被消耗掉，溶液逐漸由無旋光活性變成左旋，又如：將外消旋逐漸由無旋光活性變成左旋，又如：將外消旋的蘋果酸溶液經(jīng)皮下注射在兔子身上，被吸收的蘋果酸溶液經(jīng)皮下注射在兔子身上，被吸收的是左旋體，右旋體則從尿中排泄出來。的是左旋體，右旋體則從尿中排泄出來。 二、外消旋體的性質(zhì)二、外消旋體的性質(zhì) 在氣態(tài)和稀溶液中，外消旋體通常是理想在氣態(tài)和稀溶液中，外消旋體通常是理想的或近似理想的混合物。除去對偏振光所呈現(xiàn)的或近似理想的混合物。除去對偏振光所呈現(xiàn)的性質(zhì)不同之外，外消旋體和純對映

15、體一般具的性質(zhì)不同之外，外消旋體和純對映體一般具有相同的物理性質(zhì)。例如，有相同的物理性質(zhì)。例如，b.p、n、d等。等。本章小結(jié)本章小結(jié)旋光異構(gòu)現(xiàn)象旋光異構(gòu)現(xiàn)象分子中沒有對稱面和對稱中心分子中沒有對稱面和對稱中心手征性分子手征性分子產(chǎn)生立體異構(gòu)產(chǎn)生立體異構(gòu)現(xiàn)象現(xiàn)象異構(gòu)體能使偏振光的振異構(gòu)體能使偏振光的振動平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)動平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)旋光異構(gòu)現(xiàn)旋光異構(gòu)現(xiàn)象象手征性和手征性和旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)手征性分子手征性分子旋光活性旋光活性含含C*的分子的分子手征性分子手征性分子對映體對映體 外消旋體外消旋體非對映體非對映體內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體旋光異構(gòu)體旋光異構(gòu)體各各 論論含一個含一個C*的化合物的化合物含兩個不相同含兩個不相同C*的化合物的化合物含兩個相同含兩個相同C*的化合物的化合物含假手性碳原子的分子含假手性碳原子的分子碳環(huán)化合物碳環(huán)化合物旋