1、Enantiomerismn手性、手性分子、非手性分子、手性碳、手性、手性分子、非手性分子、手性碳、對稱面、對稱中心的各自含義及相互關系；對稱面、對稱中心的各自含義及相互關系；n對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體的定義、判據及它們之間的關系；的定義、判據及它們之間的關系；n左旋、右旋、比旋光度的概念；左旋、右旋、比旋光度的概念；nFischerFischer投影式的書寫要點；投影式的書寫要點；n對映異構體的對映異構體的R/SR/S、D/LD/L命名法以及基團的命名法以及基團的次序規則等。次序規則等。n手性、手性分子、非手性分子、手性碳、對稱面、對稱中手性、

2、手性分子、非手性分子、手性碳、對稱面、對稱中心的各自含義及相互關系；心的各自含義及相互關系；n對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體的定義、判據及對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體的定義、判據及它們之間的關系；它們之間的關系；nFischerFischer投影式的書寫要點；投影式的書寫要點；n對映異構體的對映異構體的R/SR/S、D/LD/L命名法以及基團的次序規則等。命名法以及基團的次序規則等。n對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體的定義、判據對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體的定義、判據及它們之間的關系；及它們之間的關系；n對映異構體的對映異構體的R/SR/S、D/LD/L命名法以及基團

3、的次序規則。命名法以及基團的次序規則。異構現象構造異構碳鏈異構位置異構官能團異構互變異構立體異構構型異構構象異構順反異構對映異構n對映異構對映異構是立體異構中的一種，由于這種異構是立體異構中的一種，由于這種異構和化合物的旋光性有關，故又稱為和化合物的旋光性有關，故又稱為光學異構或光學異構或旋光異構旋光異構。 立體化學起源于立體化學起源于1848年，年， 法國化學家法國化學家巴斯德巴斯德(Pasteur)將外消旋的酒石酸銨鈉的結晶，分離成左將外消旋的酒石酸銨鈉的結晶，分離成左旋體和右旋體，從而發現了對映異構現象。旋體和右旋體，從而發現了對映異構現象。立體化學是研究化合物分子在三維空間的立體形象立

4、體化學是研究化合物分子在三維空間的立體形象與其物理性質，反應性能以及生理活性之間的關系與其物理性質，反應性能以及生理活性之間的關系的科學。的科學。立體化學已成為化學學科的一個重要分支，研究分立體化學已成為化學學科的一個重要分支，研究分子的立體結構與性能之間的關系已成為化學的一項子的立體結構與性能之間的關系已成為化學的一項重要內容。重要內容。n20世紀世紀50年代中期，反應停年代中期，反應停(沙利度胺，沙利度胺，Thalidomide)作為鎮靜劑，有減輕孕婦清晨嘔吐的作為鎮靜劑，有減輕孕婦清晨嘔吐的作用而被廣泛應用。結果在歐洲導致作用而被廣泛應用。結果在歐洲導致1.2萬例胎兒致萬例胎兒致 殘，即

5、海豹嬰。于是殘，即海豹嬰。于是1961年該藥從市場上撤消。后年該藥從市場上撤消。后來發現沙利度胺來發現沙利度胺R型具有鎮靜作用，而型具有鎮靜作用，而S型卻是致畸型卻是致畸的罪魁禍首。研究人員進一步研究發現沙利度胺任一的罪魁禍首。研究人員進一步研究發現沙利度胺任一異構體在體內都能轉變為相應對映體，因此無論是異構體在體內都能轉變為相應對映體，因此無論是S型還是型還是R型，作為藥物都有致畸作用。型，作為藥物都有致畸作用。反應停事件反應停事件:(S)-thalidomide(R)-thalidomide反應停事件反應停事件NOONHHOONOONHHOOn1984年荷蘭藥理學家年荷蘭藥理學家Arien

6、s極力極力提倡手性藥物以提倡手性藥物以單一對映體上市單一對映體上市， 抨擊以消旋體形式進行藥理研抨擊以消旋體形式進行藥理研究以及上市。他的一系列論述的發表，引起藥物究以及上市。他的一系列論述的發表，引起藥物部門廣泛的重視。部門廣泛的重視。n2001年諾貝爾化學獎授予了年諾貝爾化學獎授予了3位美日科學家，表位美日科學家，表彰他們在彰他們在手性催化氫化反應和手性催化氧化手性催化氫化反應和手性催化氧化反應反應領域所做出的重大貢獻。領域所做出的重大貢獻。n目前，研究和發展新的手性技術，借此獲得光學目前，研究和發展新的手性技術，借此獲得光學純的手性藥物，已成為許多實驗室和醫藥公司追純的手性藥物，已成為許

7、多實驗室和醫藥公司追求的目標。求的目標。 n有一些分子，彼此成實物與鏡像的關系，但是有一些分子，彼此成實物與鏡像的關系，但是不能重疊，這樣產生的異構稱為不能重疊，這樣產生的異構稱為對映異構。對映異構。n象人的左、右手一樣，互為實物與鏡象關系，象人的左、右手一樣，互為實物與鏡象關系，彼此又不能重合的性質稱為彼此又不能重合的性質稱為手性手性。一、手性與手性分子一、手性與手性分子第一節第一節 對映異構體的基本概念對映異構體的基本概念手性手性(Chirality)：自然界的基本屬性自然界的基本屬性手性藥物：手性藥物：一把鑰匙開一把鎖！一把鑰匙開一把鎖！一、手性和手性分子一、手性和手性分子 互為實物與鏡

8、像關系，又不能重疊的分子，稱互為實物與鏡像關系，又不能重疊的分子，稱手性分子（手性分子（chiral molecule）。）。一、手性與手性分子一、手性與手性分子例如：例如：乳酸分子乳酸分子 CCO2HOHHCH3鏡子CCO2HHHOH3C鏡子 存在實物和鏡像關系，又不能重疊的一存在實物和鏡像關系，又不能重疊的一對立體異構體，互為對立體異構體，互為對映異構體對映異構體（簡稱對映（簡稱對映體體enantiomer）。）。 一、手性和手性分子一、手性和手性分子1.對稱面對稱面：能將分子結構剖成互為實物和鏡像能將分子結構剖成互為實物和鏡像關系兩半的平面關系兩半的平面(symmetrical plan

9、e, 符號為符號為)。二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 注意：注意：在考察分子的對稱因素時，應將原子在考察分子的對稱因素時，應將原子或原子團看作球形?；蛟訄F看作球形。 有對稱面的分子與它的鏡像能重合，是有對稱面的分子與它的鏡像能重合，是對稱對稱分子，分子，沒有對映異構現象，稱為沒有對映異構現象，稱為非手性分子非手性分子（achiral molecule）。）。二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 問題：下列分子有無對稱面？問題：下列分子有無對稱面？ C ClHHCl2個對稱面個對稱面 7個對稱面個對稱面 二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 結論：結論：含對稱中心的分子，與其鏡像能夠重合

10、，含對稱中心的分子，與其鏡像能夠重合，是對稱分子，即非手性分子。是對稱分子，即非手性分子。假若分子中有一點，在所有通過假若分子中有一點，在所有通過該點的直線上在距該點等距離處，具有相同的原子或該點的直線上在距該點等距離處，具有相同的原子或基團，該點就叫分子的對稱中心基團，該點就叫分子的對稱中心 。二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 HHHHBrBrFF.AHHHHBrBrFF.A手性因素手性因素n使分子具有手性的幾何因素有：手性中使分子具有手性的幾何因素有：手性中心、手性面、手性軸。心、手性面、手性軸。n手性中心手性中心 能引起分子具有手性的一個特定原子或能引起分子具有手性的一個特定原子或分

11、子骨架的的中心稱為手性中心分子骨架的的中心稱為手性中心(chiral center)。二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 n凡是連有凡是連有4個不同原子或基團的碳原子稱個不同原子或基團的碳原子稱為為(chiral carbon atom)，或，或稱稱(chiral center)。n含有一個手性碳原子的化合物只有一對對含有一個手性碳原子的化合物只有一對對映體。映體。 二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 CH3CH2CHCH3OH*CCH3HOC2H5HCCH3OHHH5C2對映體對映體 例：例： 二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 其它手性中心有其它手性中心有N、P和和S等多價原子。等多

12、價原子。如：如：二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 NCH3C2H5OC6H5PC3H7C6H5CH3+p. 315手性手性S原子，原子，如：如： 二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 （1）建造一個分子和它的鏡像的模型，如）建造一個分子和它的鏡像的模型，如果兩者不能重合，就存在對映體。果兩者不能重合，就存在對映體。（2）如果分子有對稱面或對稱中心，那么）如果分子有對稱面或對稱中心，那么它和其鏡像就能重合，就不存在對映體。它和其鏡像就能重合，就不存在對映體。（3）如果一個分子有一個手性碳原子，它）如果一個分子有一個手性碳原子，它就具有對映異構現象，有一對對映體。就具有對映異構現象，有一對對映

13、體。結論結論:n既無對稱面，又無對稱中心的分子才是手既無對稱面，又無對稱中心的分子才是手性分子。性分子。n只含一個手性中心的分子一定是手性分子只含一個手性中心的分子一定是手性分子。n手性碳是分子產生對映異構的普遍因素。手性碳是分子產生對映異構的普遍因素。分子是否具有手性主要是考察它是否與鏡相分子是否具有手性主要是考察它是否與鏡相重合，即重合，即與分子的對稱性有關。與分子的對稱性有關。二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 CH3CHCO2HNH2C C CH3 HH CH3CH3C2H5手性分子手性分子2個對稱面個對稱面1個對稱面個對稱面手性分子手性分子問題：問題：下列化合物哪些是手性分子？下列

14、化合物哪些是手性分子？CH3C2H5二、手性分子的判斷二、手性分子的判斷 n一對對映體具有許多相同的物理化學性一對對映體具有許多相同的物理化學性質，如它們的熔點、沸點和溶解度等相質，如它們的熔點、沸點和溶解度等相同，與普通試劑（如酸堿等非手性試劑）同，與普通試劑（如酸堿等非手性試劑）作用的反應速率也相同。但是兩者對偏作用的反應速率也相同。但是兩者對偏振光的偏振面的作用不同，即振光的偏振面的作用不同，即兩者的旋兩者的旋光性不同。光性不同。三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性（一）平面偏振光與比旋光度（一）平面偏振光與比旋光度平面偏振光（平面偏振

15、光（plane-polarized light）：只在一個平面上振動的光，簡稱偏振光。只在一個平面上振動的光，簡稱偏振光。旋光性（旋光性（optical activity）：）：物質能使偏物質能使偏振光的振動面旋轉的性能。有旋光性的物振光的振動面旋轉的性能。有旋光性的物質叫旋光性物質或光活性物質。質叫旋光性物質或光活性物質。手性化合物都具有旋光性。手性化合物都具有旋光性。 旋光儀示意圖旋光儀示意圖 光源光源起偏鏡起偏鏡 普通光普通光 偏振光偏振光 旋光管旋光管 檢偏鏡檢偏鏡旋光性物質旋光性物質偏偏振振光光的的產產生生普普通通光光N Ni ic co ol l棱棱鏡鏡偏偏振振光光（一）平面偏振光

16、和旋光度（一）平面偏振光和旋光度三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性旋光儀工作原理旋光儀工作原理n如果被測物質有旋光性，平面偏振光通如果被測物質有旋光性，平面偏振光通過旋光管后，偏振面就會被旋轉一個角過旋光管后，偏振面就會被旋轉一個角度，檢偏鏡也要旋轉一個角度，偏振光度，檢偏鏡也要旋轉一個角度，偏振光才可通過，觀察檢偏鏡上刻度盤所旋轉才可通過，觀察檢偏鏡上刻度盤所旋轉的角度，即為該旋光物質的的角度，即為該旋光物質的旋光度旋光度。用。用表示。表示。n旋光度（旋光度（）：）：偏振面被旋光性物質所旋偏振面被旋光性物質所旋轉的角度。轉的角度。偏振面所旋轉的方向為偏振面所旋轉的方向為順時針旋轉時

17、稱右旋，順時針旋轉時稱右旋，用（用（+）或）或d表示；逆時針旋轉時稱左旋，用表示；逆時針旋轉時稱左旋，用(-)或或l表示。表示。三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性n影響旋光度的因素影響旋光度的因素: 物質結構、溶液濃度、物質結構、溶液濃度、溶劑、測定時的溫度、樣品管長和所用光溶劑、測定時的溫度、樣品管長和所用光源波長有關。源波長有關。 n為了能比較各物質的旋光性能，通常規定為了能比較各物質的旋光性能，通常規定用用1dm長的旋光管，待測物質的濃度為長的旋光管，待測物質的濃度為1gml-1時測得的旋光度為該物質的時測得的旋光度為該物質的比旋比旋光度（光度（ t ）。通常用鈉光燈的通常用鈉

18、光燈的D線，比旋光度用符號線，比旋光度用符號 表示。表示。如：如： 3 .9820D（c1，CH3OH）比旋光度與旋光度的換算：比旋光度與旋光度的換算：t t：測定溫度（：測定溫度（）D D：光源（鈉光，：光源（鈉光，589nm589nm）l l：旋光管長度（：旋光管長度（dmdm） C C：溶液濃度（：溶液濃度（g gmlml-1-1） 例如：在膽固醇的氯仿溶液中，濃度為例如：在膽固醇的氯仿溶液中，濃度為260mg/5ml，放入，放入5cm長的盛液管中長的盛液管中在室溫（在室溫（20）下測定其旋光度為）下測定其旋光度為-2.5o，求它的比旋光度？，求它的比旋光度？ D Dt t=D D202

19、0=/(L=/(L* *c)c)=-2.5/(0.5dm=-2.5/(0.5dm* *0.26g/5ml)=-960.26g/5ml)=-96o o比旋光度測定的意義比旋光度測定的意義n比旋光度比旋光度和物質的熔點、沸點、折光率一樣，和物質的熔點、沸點、折光率一樣，是是化合物的一種物理常數化合物的一種物理常數。它定量表示旋光。它定量表示旋光物質的旋光性。物質的旋光性。n根據所測旋光度求物質的比旋光度，與文獻根據所測旋光度求物質的比旋光度，與文獻值比較，達到值比較，達到鑒定物質鑒定物質的目的，或的目的，或判斷物質判斷物質純度純度。（例計算樣品的光學純度）（例計算樣品的光學純度）n由旋光度和比旋光

20、度的數據，由旋光度和比旋光度的數據，求溶液的濃度求溶液的濃度。三、對映異構體的旋光性三、對映異構體的旋光性（二）旋光性和手性的關系（二）旋光性和手性的關系CH3OHHHHHHOH3C無旋光性圖圖4 4- -5 5乙醇分子對偏振光無凈旋光在非手性分子中，如乙醇溶液，每一個乙在非手性分子中，如乙醇溶液，每一個乙醇分子在任何地方產生的對偏振光的偏轉影醇分子在任何地方產生的對偏振光的偏轉影響，都能被其周圍存在的、與其成對映關系響，都能被其周圍存在的、與其成對映關系的另一分子的影響抵消，所以，就表現為無的另一分子的影響抵消，所以，就表現為無光學活性。光學活性。 一對對映異構體，若一個是左旋，另一個一對對

21、映異構體，若一個是左旋，另一個必定是右旋，即旋轉度數相等，但方向相反。必定是右旋，即旋轉度數相等，但方向相反。Fischer投影式書寫規則投影式書寫規則 ：1、“+”字交叉點代表字交叉點代表*C；2、主鏈碳直立，編號較小的一端朝上；、主鏈碳直立，編號較小的一端朝上；3、“橫前豎后橫前豎后”4、多個手性碳以重疊式進行投影。、多個手性碳以重疊式進行投影。費歇爾費歇爾(Fischer)投影式投影式第二節第二節 含手性碳化合物的對映異構含手性碳化合物的對映異構 CH3HOHCOOHCHOCOOHCH3HCH3COOHHOH橫前豎后橫前豎后CH3COOHOHH例如：例如：(+)- 酒石酸酒石酸 HOHH

22、OHCCCOOHCOOHCOOH OH HCOOHHO H 透視式透視式 Fischer投影式投影式 例如：例如： C OHCOOHHCH3COOH HCH3HO Fischer投影式C CH3CHOHNH2CHO NH2CH3H Fischer投影式Fischer投影式特點：投影式特點：投影式在紙平面上旋轉投影式在紙平面上旋轉180時構型不變；時構型不變； 投影式在紙平面上旋轉投影式在紙平面上旋轉90時構型改變；時構型改變；兩個基團交換奇數次構型改變、交換偶數次兩個基團交換奇數次構型改變、交換偶數次不變。不變。ClCH3C2H5HClCH3C2H5H旋轉180同一化合物ClCH3C2H5H旋

23、轉90對映異構體費歇爾費歇爾(Fischer)投影式投影式ClCH3C2H5H翻轉對映異構體一個取代基保持不變，其余三個依次換一個取代基保持不變，其余三個依次換位，位，不改變構型。不改變構型。ClCH3C2H5HClCH3C2H5H同一化合物固定甲基，其余三個順時針轉費歇爾費歇爾(Fischer)投影式投影式 將將Fisher投影式的書寫規定和注意事項可投影式的書寫規定和注意事項可歸納如下歸納如下: 橫向前，豎向后，橫向前，豎向后，含碳原子上下連。含碳原子上下連。 轉半圈，不能翻，編號小者在上端。轉半圈，不能翻，編號小者在上端。 偶次互換是原物，奇次互換構型變。偶次互換是原物，奇次互換構型變。

24、費歇爾費歇爾(Fischer)投影式投影式下列各表達式代表的是同一物還是對映體？下列各表達式代表的是同一物還是對映體？CH3COOHOHHCOOHHCH3HOCCH3COOHOHH（2）（3）（1）同一物同一物費歇爾費歇爾(Fischer)投影式投影式其它表示立體異構的方法：其它表示立體異構的方法：COOHHHHOOHHOOC COOHHOHCOOHHHO鋸架式鋸架式 Newman投影式投影式 先將交叉式構象轉換成重疊式構象，并使先將交叉式構象轉換成重疊式構象，并使碳碳鍵在一個平面，然后按寫費歇爾投影碳碳鍵在一個平面，然后按寫費歇爾投影式的要求寫出相應的費歇爾投影式。如：式的要求寫出相應的費歇

25、爾投影式。如：BrBrCH3HHH3CCH3BrHCH3BrH旋轉投影CH3BrHBrHCH3構型的幾種表示法的轉換：構型的幾種表示法的轉換： C HOHC OHHCH2OHCH2OHCHOOHHCHOHHOCHOCH2OHOHHHOHOHCHOCH2OH HHHO1 1、D/LD/L命名法命名法n這是與（這是與（+）甘油醛比較得出的，故用這種甘油醛比較得出的，故用這種方法標記的構型叫方法標記的構型叫相對構型相對構型。二、對映異構體的構型標記二、對映異構體的構型標記 HHOHCHOCH2OHCH2OHCHOHOD-(+)甘油醛甘油醛 L-(-)甘油醛甘油醛 將其他手性化合物的將其他手性化合物的

26、Fischer投影式與甘油醛的比投影式與甘油醛的比較，若手性碳上的取代基寫在碳的右邊，就稱該化較，若手性碳上的取代基寫在碳的右邊，就稱該化合物為合物為D-型；反之，為型；反之，為L-型。型。羥基在右邊即為羥基在右邊即為D-型，在左邊為型，在左邊為L-型。型。HCH2OHCHOOHHCH2OHCOOHOHHCH3COOHOHOHD-(+)-甘油醛D-(-)-乳酸D-(-)-甘油酸例如：例如：D-乳酸構型的關聯乳酸構型的關聯當一個光活性化合物在發生反應時，只要不對稱當一個光活性化合物在發生反應時，只要不對稱中心的鍵不發生斷裂，分子的空間構型就保持不中心的鍵不發生斷裂，分子的空間構型就保持不變。變。

27、D/L構型和旋光方向沒有必然的聯系。構型和旋光方向沒有必然的聯系。例如：例如：注意事項：注意事項：要用標準的要用標準的Fischer投影式。投影式。HCOOHHOCH2COOHD-(+)異絲氨異絲氨酸酸 L-(- -)蘋果酸蘋果酸 HCH2NH2COOHOHD/LD/L命名法的局限：命名法的局限：n同一個碳原子上有多個取代基時，不能同一個碳原子上有多個取代基時，不能準確表達構型。準確表達構型。n沒按規則書寫的費歇爾投影式中命名不沒按規則書寫的費歇爾投影式中命名不方便。方便。目前，目前，D/LD/L命名法一般用于糖類和氨基酸的命名法一般用于糖類和氨基酸的構型命名，并另有特殊規定。構型命名，并另有

28、特殊規定。2. R/S絕對構型命名法絕對構型命名法 當化合物分子的空間構型可以測定后，當化合物分子的空間構型可以測定后，利用利用次序規則給次序規則給C*標定構型標定構型（次序規則（次序規則1956年由年由Cahn-Ingold-Prelog提出，提出，1970年年IUPAC接受了這一建議接受了這一建議) ，因為它，因為它反映的是反映的是分子中的原子或基團在空間的真實排列狀況，分子中的原子或基團在空間的真實排列狀況，所以叫所以叫絕對構型絕對構型。以。以R(Rectus拉丁文拉丁文“右右”)/S(Sinister拉丁文拉丁文“左左”)進行進行標記標記。（1）按次序規則將）按次序規則將*C所連的四個

29、基團由大到所連的四個基團由大到小排列，如：小排列，如：A B D E；（2）將末優基團（）將末優基團（E）原離視線，其余三個面）原離視線，其余三個面向自己；向自己；（3）若從）若從A到到B再到再到D的走向是順時針走向，則的走向是順時針走向，則是是R構型；若是逆時針方向，則是構型；若是逆時針方向，則是S構型。構型。 DABE眼睛次序法則次序法則 （1）對于原子，原子序數高的優先；若為同位對于原子，原子序數高的優先；若為同位素，質量重的優先。素，質量重的優先。例如：例如： I Br Cl F O N C HHIClBrHIClBrR構型構型S構型構型I Br Cl H(2)、基團比較時，首先比較與

30、手性碳相連、基團比較時，首先比較與手性碳相連的第一個原子，若第一個原子優先，則整的第一個原子，若第一個原子優先，則整個基團優先。個基團優先。-Br -OH -CH3 若第一個原子相同，依次比較第二、第若第一個原子相同，依次比較第二、第三三 直至比出優先次序為止。直至比出優先次序為止。-CH2CH3 -CH(CH3)2 -CH2CH3 -CH3 HR-2-丁醇（3）若手性碳連有含重鍵的基團時，則可）若手性碳連有含重鍵的基團時，則可看作多次與同一原子相連。例如：看作多次與同一原子相連。例如： -CHO -COOH O)CHOH3CCH2OHH-CHO-CH2OH-CH3H S-構型構型 C HCO

31、OHOCH3HR判斷下列手性碳的判斷下列手性碳的R R、S S構型構型R-R-乳酸乳酸ClHCH3CH2CH3S-2-S-2-氯丁烷氯丁烷費歇爾投影式中的費歇爾投影式中的R/S構型命名構型命名n若末優基團在豎線上，則標出的構型與若末優基團在豎線上，則標出的構型與上面用立體模型標出的一致；上面用立體模型標出的一致；n若末優基團在橫線上，則標出的構型與若末優基團在橫線上，則標出的構型與上面用立體模型標出的相反。上面用立體模型標出的相反。n簡稱簡稱“豎真橫偽豎真橫偽”。 若最小基團連在橫鍵上時，則在紙平若最小基團連在橫鍵上時，則在紙平面上確定出的構型與真實構型面上確定出的構型與真實構型相反相反。 O

32、HHCOOHCH3HCOOHCH3OHHCOOHCH3S-乳酸R-乳酸R-乳酸HOR-乳酸乳酸 (小基團在橫線上，實際構型與小基團在橫線上，實際構型與在在FischerFischer投影式中的順序相反投影式中的順序相反)若最小基團連在豎鍵上，可直接將其若最小基團連在豎鍵上，可直接將其余三個基團在平面上按大小順序確定余三個基團在平面上按大小順序確定構型。構型。 OHHCOOHCH3OHHCOOHCH3OHHCOOHCH3S-乳酸R-乳酸R-乳酸標記下列化合物中手性碳的構型：標記下列化合物中手性碳的構型： HCOOHOHHCOOHHCH3HOCCH3OHH（2）（3）（1）CH2ClCl12SS1

33、S,2R問題：判斷下列手性碳的問題：判斷下列手性碳的R、S構型。構型。 C HCOOHOCH3HCO2H OH OHCH3H H RRRR-乳酸乳酸2R,3R-2,3-二羥基丁酸二羥基丁酸用用R/S命名，并判斷它們是同一物還是對映體？命名，并判斷它們是同一物還是對映體？ HCH2CH3CH3BrH3CHBrCH2CH3BrCH3CH2CH3H 一對對映體，一個是一對對映體，一個是R型，另一個必為型，另一個必為S型；若型；若R型是左旋的，型是左旋的，S型必然是右旋的，型必然是右旋的，它們的旋光方向相反，比旋光度數值相同。它們的旋光方向相反，比旋光度數值相同。旋光方向與旋光方向與R、S構型沒有必然

34、的聯系，構型沒有必然的聯系，旋旋光方向目前只能通過旋光儀測定。光方向目前只能通過旋光儀測定。(A)(B)(C)（A）與（與（B）互為對映體，（互為對映體，（A）與（與（C）為同一物質。為同一物質。 小結小結nR/S構型命名法普遍使用于所有手性化構型命名法普遍使用于所有手性化合物的命名合物的命名。n物質的旋光方向與物質的旋光方向與R/S構型或構型或D/L構型構型沒有對映關系。沒有對映關系。nR/S構型或構型或D/L構型命名法是兩種不同構型命名法是兩種不同的命名方法，它們之間沒有對應關系。的命名方法，它們之間沒有對應關系。命名下列化合物命名下列化合物(2S, 3E)-4-(2S, 3E)-4-氯氯

35、-3-3-戊烯戊烯-2-2-醇醇 CH3HOHCOOHCCH3HOHCOOHC例如：乳酸分子例如：乳酸分子 外消旋體外消旋體（racemic mixture 或或racemate）：）：等量的左旋體和右旋體的混合物。用（等量的左旋體和右旋體的混合物。用（）或或dl表示。表示。 思考：外消旋體是否顯旋光性？為什么？思考：外消旋體是否顯旋光性？為什么？ 乳酸有三種不同旋光現象乳酸有三種不同旋光現象：從肌肉組織中分：從肌肉組織中分離出來的乳酸為右旋乳酸；由左旋桿菌使葡離出來的乳酸為右旋乳酸；由左旋桿菌使葡萄糖發酵而產生的乳酸為左旋乳酸；而由一萄糖發酵而產生的乳酸為左旋乳酸；而由一般化學合成的乳酸則為

36、外消旋體。般化學合成的乳酸則為外消旋體。 1、含兩個不同的、含兩個不同的*C如如2-羥基羥基-3-氯丁二酸：氯丁二酸： n非對映體非對映體：彼此不能成鏡像關系的立體異構彼此不能成鏡像關系的立體異構體。體。 HOHOOHOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHHHHHHHHHClClClCl2S,3S2R,3R2S,3R2R,3S72Diastereomers含兩個不同的含兩個不同的*C的對映異構體的數目的對映異構體的數目有有4個。個。含含n個不同的個不同的*C原子的化合物，其對映異構體原子的化合物，其對映異構體的數目的數目有有2n個；有個；有2n-1對對映體。對對映

37、體。葡萄糖分子中有葡萄糖分子中有4個手性碳原子，它有多少個手性碳原子，它有多少 個對映異構體？多少對對映體？個對映異構體？多少對對映體？2、含兩個相同的、含兩個相同的*C如酒石酸（如酒石酸（2,3-二羥基丁二酸）二羥基丁二酸）HOOCCH-CHCOOH OH OH *酒石酸酒石酸 分子中有兩個相同的手性碳。如果按照分子中有兩個相同的手性碳。如果按照2n規則，最多可有四個立體異構體。但實際上規則，最多可有四個立體異構體。但實際上酒石酸分子只有三個立體異構體：酒石酸分子只有三個立體異構體： 酒石酸的對映異構：酒石酸的對映異構：HOHOHHCO2HCCCO2HHHOHOHCO2HCCCO2HHHOH

38、OHCO2HCCCO2HHOHOHHCO2HCCCO2H (a) (b) (c) (d) (c)與與(d)為相同化合物。因其為相同化合物。因其重疊式構象含對重疊式構象含對稱面，對位交叉式構象含對稱中心稱面，對位交叉式構象含對稱中心。是非手性是非手性分子，稱分子，稱內消旋體。內消旋體。 對映體對映體 相同相同內消旋體內消旋體(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2R,3S)內消旋酒石酸分子內消旋酒石酸分子 對稱面對稱面內消旋體：內消旋體：指分子中有指分子中有*C，但分子內有對稱但分子內有對稱面或對稱中心，因此分子無手性，即無對映面或對稱中心，因此分子無手性，即無對映異構和旋光性。異構和旋光

39、性。酒石酸的構型命名酒石酸的構型命名無對稱因素無對稱因素 有對稱面有對稱面 對映體對映體 內消旋體內消旋體I或或II與與III互為非對映體互為非對映體 I II III有對稱中心嗎？有對稱中心嗎？問題：內消旋體是否顯旋光性？為什么？問題：內消旋體是否顯旋光性？為什么？ 答案：答案：不顯旋光性。因為內消旋體不顯旋光性。因為內消旋體有一對稱面，互為對稱的兩部分對偏振有一對稱面，互為對稱的兩部分對偏振光的影響相互抵消，使整個分子不表現光的影響相互抵消，使整個分子不表現旋光性。旋光性。用構象分析說明內消旋體為什么無手性？用構象分析說明內消旋體為什么無手性？實際上實際上，我們只要考慮分子的全重疊式即可我

40、們只要考慮分子的全重疊式即可。 由于內消旋體的存在，所以，酒石酸只有三種由于內消旋體的存在，所以，酒石酸只有三種對映體，不是四種。對映體，不是四種。 COOHHHHOOHHOOCHOOHCOOHCOOHHHHOOHCOOHCOOHCOOHHHHHHOOHHOOC全重疊全重疊 對位交叉對位交叉 鄰位交叉鄰位交叉 （1）含一個）含一個*C的化合物，肯定有旋光性，有一對的化合物，肯定有旋光性，有一對對映體。對映體。（2）判斷一個物質是否有手性，考查它是否有對判斷一個物質是否有手性，考查它是否有對稱面或對稱中心。稱面或對稱中心。（3 3）旋光方向與構型標記法（旋光方向與構型標記法（R/S、D/L）沒有

41、必）沒有必然的聯系，旋光方向目前只能通過旋光儀測定。然的聯系，旋光方向目前只能通過旋光儀測定。（4 4）弄清內消旋體和外消旋體的區別，熟悉各基團）弄清內消旋體和外消旋體的區別，熟悉各基團的次序規則。的次序規則。習題：習題：1 1、內消旋體和外消旋體有什么區別、內消旋體和外消旋體有什么區別？ 2 2、判斷下列的闡述哪些是正確的？哪些是錯誤的？、判斷下列的闡述哪些是正確的？哪些是錯誤的？（1）所有手性分子都是非對映體。）所有手性分子都是非對映體。（2 2）所有具有手性碳的化合物都是手性分子。）所有具有手性碳的化合物都是手性分子。（3 3）對映異構體可以通過單鍵旋轉相互重合。）對映異構體可以通過單鍵

42、旋轉相互重合。（4 4）如果一個化合物沒有對稱面，它必然是手性的。）如果一個化合物沒有對稱面，它必然是手性的。（5 5）具有）具有R-R-構型的手性化合物必定有右旋的旋光方向構型的手性化合物必定有右旋的旋光方向。五、脂環化合物的對映異構五、脂環化合物的對映異構 n脂環化合物的構型異構比較復雜，往往順脂環化合物的構型異構比較復雜，往往順反異構和對映異構同時存在，我們可以先反異構和對映異構同時存在，我們可以先看它是否存在順反異構，再考察分子中是看它是否存在順反異構，再考察分子中是否含手性碳來判斷它存在旋光異構體與否。否含手性碳來判斷它存在旋光異構體與否。 1,2 -二甲基環丙烷，存在順反異構體二甲

43、基環丙烷，存在順反異構體 1,2-二甲基環丁烷與二甲基環丁烷與1,2-二甲基環丙烷類似。二甲基環丙烷類似。HHHHHHCH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHH12*1221順順式式，反式，一對對映體（1 1R R，2 2S S）（1 1R R，2 2R R）（1 1S S，2 2S S）內內消消旋旋體體*1,3-二甲基環丁烷則不同，無論順式還是反二甲基環丁烷則不同，無論順式還是反式，均可找到對稱面，為非手性分子，不存式，均可找到對稱面，為非手性分子，不存在對映異構體。在對映異構體。由于它們沒有手性碳，也不由于它們沒有手性碳，也不能稱為內消旋體。能稱為內消旋體。 CH3CH3HHCH3C

44、H3HHCH3CH3HHCH3CH3HH順順式式反式 1，2-二甲基環己烷二甲基環己烷相當于含兩個相同的相當于含兩個相同的*C，即有一對對映體（反式），即有一對對映體（反式）和一個內消旋體（順式）。和一個內消旋體（順式）。 CH3CH3HH對稱面HCH3CH3HH3CHCH3H順式反式1，3-二甲基環己烷二甲基環己烷相當于含兩個相同的相當于含兩個相同的*C，即有一對對映體，即有一對對映體（反式）和一個內消旋體（順式）。（反式）和一個內消旋體（順式）。CH3H對稱面HCH3順式*HH3CCH3HHCH3CH3H反式1，4-二甲基環己環二甲基環己環無論順式還是反式都沒有無論順式還是反式都沒有*C，

45、是對稱分子。，是對稱分子。 CH3CH3HHHCH3HCH3反式順式順順-1,2-二甲基環己烷二甲基環己烷： n順順-1,2-1,2-二甲基環己烷存在兩個能量相同二甲基環己烷存在兩個能量相同的、等量的并能迅速轉換的異構體，他們的、等量的并能迅速轉換的異構體，他們對旋光的貢獻為零，所以，順式沒有旋光對旋光的貢獻為零，所以，順式沒有旋光性。性。CH3H3CCH3CH3反反-1,2-二甲基環己烷二甲基環己烷： n它們既無對稱面又無對稱中心，是手性分子，它們既無對稱面又無對稱中心，是手性分子，是一對對映體。是一對對映體。 CH3CH3H3CH3CCH3C2H5CH3C2H51個對稱面個對稱面手性分子手

46、性分子問題：下列哪些是手性分子？問題：下列哪些是手性分子？ 即使一個分子含有手性碳原子，但是若整個分子即使一個分子含有手性碳原子，但是若整個分子是對稱的，如內消旋的酒石酸，就沒有旋光性。是對稱的，如內消旋的酒石酸，就沒有旋光性。反過來，如果一個分子不含手性碳，而整個分子反過來，如果一個分子不含手性碳，而整個分子是不對稱的，也具有旋光性。所以，是不對稱的，也具有旋光性。所以，決定分子是決定分子是否有旋光性根本因素不是手性碳，而是分子的不否有旋光性根本因素不是手性碳，而是分子的不對稱性對稱性手性。手性。 大多數有旋光性的分子內都存在手性碳原子。但大多數有旋光性的分子內都存在手性碳原子。但也也有一些

47、化合物雖不含手性碳原子，整個分子卻有一些化合物雖不含手性碳原子，整個分子卻包含了手性因素，使其與它的鏡像不能重合，產包含了手性因素，使其與它的鏡像不能重合，產生一對對映體。這類分子也是手性分子。生一對對映體。這類分子也是手性分子。常見的常見的有聯苯型和丙二烯型。有聯苯型和丙二烯型。第三節第三節 不含手性碳化合物的對映異構不含手性碳化合物的對映異構 1. 聯苯型化合物聯苯型化合物: 在聯苯分子中兩個苯環以單鍵相連，在聯苯分子中兩個苯環以單鍵相連，兩環可圍繞單鍵進行旋轉：但當兩環可圍繞單鍵進行旋轉：但當2,2,6,6,-位位上的氫被較大基團取代時，則旋轉受阻上的氫被較大基團取代時，則旋轉受阻:NO

48、2COOHCOOHNO2 自由旋轉自由旋轉旋轉受阻旋轉受阻NO2COOHO2NHOOCO2NHOOCN2OCOOH聯苯型聯苯型NO2CO2HO2NO2NNO2NO2HO2CO2NC=C=CABBAC=C=CABBA丙二烯型丙二烯型CCCAAABCCCAABA 其它與其它與丙二烯丙二烯類似的還有螺環型化合物。類似的還有螺環型化合物。例如例如:HOOCHHCOOHHOOCHCOOHHNO2HOOCNO2HOOCCCCHH3CHHCCCHH3CCH3H下列哪些化合物為手性分子下列哪些化合物為手性分子 :手性分子手性分子非手性分子非手性分子非手性分子非手性分子第四節第四節 對映異構體的性質和外消旋體的

49、拆分對映異構體的性質和外消旋體的拆分 一、物理性質一、物理性質n一對對映體的物理性質除一對對映體的物理性質除對偏振光的作用方向不同對偏振光的作用方向不同外，旋光度、熔點、沸點、在非手性溶劑中的溶解外，旋光度、熔點、沸點、在非手性溶劑中的溶解度都相同。度都相同。但非對映體的物理性質則完全不同。但非對映體的物理性質則完全不同。n外消旋體是一對對映體的等量混合物，它的物理性外消旋體是一對對映體的等量混合物，它的物理性質和純的對映體不同，除沒有旋光性外，熔點、比質和純的對映體不同，除沒有旋光性外，熔點、比重和折光率都不相同，而且熔點很敏銳（與一般的重和折光率都不相同，而且熔點很敏銳（與一般的混合物不同

50、）。但沸點與純對映體沒有差別?；旌衔锊煌５悬c與純對映體沒有差別。 酒石酸立體異構體的物理性質酒石酸立體異構體的物理性質 熔點熔點（） 溶解度（水）溶解度（水） (g)D ()酒石酸酒石酸()酒石酸酒石酸內消旋酒石酸內消旋酒石酸()酒石酸酒石酸170170140206139.0139.0125.020.0-12 +12 0 0 1）在非手性條件下，化學性質是相同的；）在非手性條件下，化學性質是相同的； 2）在手性條件下有差異。如反應速度等，）在手性條件下有差異。如反應速度等，有時差別非常大，甚至一個起反應，而另一有時差別非常大，甚至一個起反應，而另一個完全不起反應。個完全不起反應。 生物體

51、內的催化劑酶及大多數受酶作用的化合物生物體內的催化劑酶及大多數受酶作用的化合物都是手性的，對映異構體的生理活性往往有很大的都是手性的，對映異構體的生理活性往往有很大的不同，這是對映體性質的極為重要的差別。不同，這是對映體性質的極為重要的差別。 如：如： HOHONH2COOHHOHOHH2NHOOCH (+)-多巴多巴（無生理效應）（無生理效應） (-)-多巴多巴（抗帕金森病）（抗帕金森?。?在生物體內的反應一般是通過化學物質作在生物體內的反應一般是通過化學物質作用于細胞的專一特定部位，這些特定部位大多是用于細胞的專一特定部位，這些特定部位大多是蛋白質，當然是手性的，一個手性分子的結構只蛋白質

52、，當然是手性的，一個手性分子的結構只有與特定的蛋白質的立體結構相吻合時，才能產有與特定的蛋白質的立體結構相吻合時，才能產生應有的生理作用。顯然一對對映體只有其中一生應有的生理作用。顯然一對對映體只有其中一個與特定的蛋白質的立體結構相吻合，產生生理個與特定的蛋白質的立體結構相吻合，產生生理效應。效應。 a、對映體易進入靶體；、對映體易進入靶體；b、對映體不能進入靶體，所以它沒有同樣的、對映體不能進入靶體，所以它沒有同樣的生理效應生理效應 。n手性藥物的藥理作用是通過與體內大分子之間的嚴手性藥物的藥理作用是通過與體內大分子之間的嚴格手性匹配與分子識別而實現的，格手性匹配與分子識別而實現的，即在人體

53、內藥物即在人體內藥物通過與具有特定物理形態的受體反應起作用。通過與具有特定物理形態的受體反應起作用。藥物藥物的兩種立體異構體中，只有一種更適合與受體或活的兩種立體異構體中，只有一種更適合與受體或活性部位結合。如果兩種立體異構體都能適合受體，性部位結合。如果兩種立體異構體都能適合受體，結合將是不太緊密的，因而藥物將會不太活潑。通結合將是不太緊密的，因而藥物將會不太活潑。通常，一種同分異構體有選擇地結合，而另一種具有常，一種同分異構體有選擇地結合，而另一種具有較小的或無活性。較小的或無活性。 n立體異構體若是非對映體可以通過結晶或蒸餾立體異構體若是非對映體可以通過結晶或蒸餾等方法來分開。但是，若是

54、對映體就不能。因等方法來分開。但是，若是對映體就不能。因為一對對映體除了旋光方向不同外，其他的物為一對對映體除了旋光方向不同外，其他的物理性質和化學性質相同。理性質和化學性質相同。n基于非對映體的物理性質的差別，所以，目前基于非對映體的物理性質的差別，所以，目前最常用的外消旋體的化學拆分法是先設法將一最常用的外消旋體的化學拆分法是先設法將一對對映體轉變為非對映體，然后再用常規分離對對映體轉變為非對映體，然后再用常規分離手段分開，再經一定方法處理使其轉換回原來手段分開，再經一定方法處理使其轉換回原來的對映體。的對映體。例如：例如：dl-酸 + 2d-堿dd-鹽 + dl-鹽重結晶dd-鹽假設其溶解度小母液濃縮后再多次反復重結晶d-酸 + d-堿.HCl鹽dd-鹽HCll-酸 + d-