同分異構現象

構造異構constitutional立體異構Stereo-碳鏈異構(如:丁烷/異丁烷)官能團異構(如:醚/醇)位置異構(如:丁醇/仲丁醇)構型異構configurational構象異構conformational順反(Z/E)異構對映(非對映)異構同分異構isomerism沙漠胡楊生活中的對映體--鏡象光波是電磁波，它的振動方向與其前進方向垂直4.1旋光異構的基本概念一、平面偏振光與比旋光度1、平面偏振光（polarizedlight)只在一個平面上振動的光叫平面偏振光或偏振光。偏振光的形成偏振光的旋轉尼克爾(Nicol)棱鏡2.旋光性：能夠使平面偏振光的振動面旋轉的性質稱為旋光性(opticalactivity)。

3.旋光性物質：具有旋光性的物質4.左旋體和右旋體：旋轉的方向即為物質的旋光方向，一般用符號“+”或“d”表示右旋；用符號“-”或“l”表示左旋。手性分子具有旋光性。一對對映體旋光度相等，旋光方向相反。旋光性物質左旋體(-)右旋體(+)(+)、(-)跟生理過程有關系(+)葡萄糖在動物代謝中能起獨特的作用，具有營養價值，但(-)葡萄糖則不能被動物代謝。左旋氯霉素有抗菌作用，其對映體則無療效。合成的葡萄糖多聚物右旋糖酐是血漿代用品，用于大出血和外傷休克時輸液急救。實例：旋光儀(Polarimeter)5.旋光度:使偏振光的振動面偏轉的角度稱為旋光度，用α表示。旋光方向：右旋（+）、左旋（-）.影響旋光度的因素溶液濃度樣品管長度光的波長測定溫度（通常20℃）溶劑（通常用水）為了便于比較，化學家引入了比旋光度的概念。6.比旋光度：

當溶液質量濃度為1g·ml-1，旋光管長度為1dm，測定時的溫度為t℃，光源波長為D（鈉光的D線589nm）時所測物質的旋光度。通常將測定時的溫度和偏正光的波長標出:

溶劑對比旋光度也有影響,所以也要注明溶劑.例:在20℃時,以鈉光燈為光源測得葡萄糖水溶液的比旋光度為右旋52.5°,記為:

“D”代表鈉光波長.因鈉光波長589nm相當于太陽光譜中的D線.比旋光度的表示方法

若被測得物質是純液體,則按下式換算:式中:--液體的密度(g/cm3).二、對映異構體與手性分子

1.手性(chirality)：互為實物與鏡像關系,彼此又不能重疊的特征,稱為手性（或稱手征性）左手和右手不能重合左右手互為鏡像一個物體若與自身鏡像不能重合，具有手性。在立體化學中，不能與鏡像重合的分子叫手性分子，而能重合的叫非手性分子。(Chiralmolecule)

2.手性分子：具有手性的分子（存在對映異構）稱為手性分子。有機物分子中，SP3雜化的碳在連有四個不同基團時，可在空間出現兩種不同的排列方式，而形成不同的四面體空間構型。這兩種構型互為實物與鏡像（左右手關系）且不能完全重合的特性。

3.對映異構體：呈實物與鏡像關系，但彼此不能重疊的異構體。(Enantiomers)

左右手的對映關系鏡子4.手性碳原子：連有四個不同原子或基團的碳原子稱為手性碳原子，用C*表示。——在有機化合物分子中，手性分子大都含有手性碳原子，在結構式中通常用*標出手性碳原子。

凡是含有一個手性碳原子的分子都具有手性，是手性分子。含有兩種不同的構型，為對映異構體（簡稱為對映體）。

對映異構體都有旋光性，其中一個是左旋的，一個是右旋的。所以對映異構體又稱為旋光異構體。乳酸是一種具有旋光性的羥基酸，從動物肌肉中提取的乳酸和由糖發酵得到的乳酸具有相同的結構式，即：

其化學性質亦相同，僅對平面偏振光的旋光性能不同。肌肉乳酸m.p=26℃

糖發酵乳酸m.p=26℃右旋乳酸左旋乳酸*例：二者互為實物與鏡像的關系，且不能完全重合乳酸的對映異構體[]D20=+3.8o(水)[]D20=-3.8o(水)三、分子的對稱性有機化合物是否具有旋光性，取決于物質本身的結構，要判斷某一物質分子是否具有手性，主要是判斷該分子有無對稱性。1、對稱面（σ）:有對稱面的分子不具手性，也無旋光性設想分子中有一平面，它可以把分子分成互為鏡象的兩半，這個平面就是對稱面。2.對稱中心（i）若分子中有一點P，分子中的任一原子或基團與該點的連線延長等距離后，可遇到相同的原子或基團，則點P稱為分子的對稱中心（用i表示）。有對稱中心的分子沒有手性。3.對稱軸分子中有一條假想的直線，分子以此直線為軸旋轉360o/n后所得到的分子形象與原來的分子相同，此直線就稱為n重對稱軸。具有對稱軸的分子可能有手性，也可能沒有手性，不能作為手性分子的判據。注意：a.分子中沒有對稱面或對稱中心，是不對稱的，則分子必有手性，必有旋光性。手性是分子（而不是手性碳）具有旋光性和對映異構現象的充分必要條件。b.含有一個C*的化合物必然具有旋光性，存在對映異構體；但含多個C*的化合物不一定是旋光性物質。必須指出，手性碳原子是使分子產生旋光性的原因之一，但具有C*的分子不一定有旋光性，而有旋光性的分子也不一定有C*

，判斷有無旋光性的主要依據是對稱因素。四、對映體的表示方法--Fischer投影式

1.投影的原則：Fischer投影式是將與C*相連的四個不同基團中的兩個處于水平方向，面朝前，指向觀察者；另外兩個基團處于垂直方向，朝后，然后向紙面投影，得到一個“十”字型投影式。

乳酸的Fischer投影式：畫投影式時，習慣把編號最小的碳原子放在上端，讓主鏈自然下垂，取代基分置碳鏈兩側。fischer投影式:兩個豎鍵朝里兩個橫鍵朝外投影原則把C*置于紙平面上，四個價鍵按交叉的╋排列，交點代表C*原子。橫前豎后主碳鏈豎向排列，把命名時編號最小的碳原子放在碳鏈頂端（1）不能離開紙面翻轉。翻轉180。變成其對映體。（2）在紙面上轉動90。、270。變成其對映體。（3）在紙面上轉動180。構型不變。（4）保持1個基團固定，而把其它三個基團順時針或逆時針地調換位置，構型不變。（5）任意兩個基團調換偶數次，構型不變。（6）任意兩個基團調換奇數次，構型改變。2.使用投影式時，注意事項:4.2旋光異構體構型的標記D/L標記法：（相對構型）以甘油醛為標準，人為規定：羥基在碳鏈右邊的為D構型，羥基在左側為L構型。

能通過化學反應與D－型甘油醛相關聯的化合物（只要反應中不涉及與C*所連化學鍵的斷裂）都屬于D型；凡能與L－型甘油醛相關聯的化合物，則都屬于L型，例如：注意：旋光異構體的構型與旋光方向無關。2.R/S標記法：

（絕對構型）(1)

根據手性碳原子所連接的四個基團在空間的排列(實際構型)來標記的：

(1)排列手性碳原子上所連接的四個基團大小

(2)將最小基團放在視線最遠端

(3)將其它三個基團按由大到小順序排列,若為順時針的,記做R構型,

逆時針的,記做S構型.把排在最后的基團d放在離觀察者最遠的位置，然后觀察其他三個基團。即從最先的a

b

c觀察。若輪轉方向是順時針的，則該手性碳原子的構型標記為“R”

；是反時針的，標記為“S”。順時針R反時針S基團次序為：a>b>c>d順時針R反時針S例如：R/S標記法順時針R反時針S將手性碳原子的位次連同構型寫在括號里：CH3-CH-CH-CH2-CH3OHOH**(2S,3R)-2,3-

戊二醇（2）根據Fischer投影式，確定R或S構型：

若a>b>c>d時，d處于橫鍵，a→b→c順時針排列為S型，逆時針為R型；d處于豎鍵，a→b→c順時針排列為R型，反之相反。順時針逆時針最小的基團d放在豎鍵上.最小的基團d放在橫鍵上.基團次序為：a>b>c>d命名下列化合物的R/S構型：RSRP87問題4-34.3具有手性中心的分子一、含一個手性碳的化合物有兩個旋光異構體：左旋體和右旋體，二者互為對映異構體。二、含兩個相同手性碳化合物的旋光異構體**這四種異構體中(I)和(II)是對映體;(III)和(IV)是同一種物質(它們可以相互疊合).

IIIIIIIV(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)(III)通過C(2)-C(3)鍵中心點的垂直線為軸旋轉180°,就可以看出它可以與(IV)是疊合的:以黑點為中心在紙面上旋轉180°在它的全重疊式構象中可以找到一個對稱面。在它的對位交叉式構象中可以找到一個對稱中心。所以,(III)和(IV)是同一種分子。(III)既然能與其鏡象疊合，它就不是手性分子。因此也沒有旋光性。—這種物質叫內消旋體。1、內消旋體：

分子內存在兩個旋光度相等、旋光方向相反的手性碳，結果使分子內旋光度相互抵消，整個分子不顯旋光性。具有這種結構特征的非旋光性化合物，稱為內消旋體。2、非對映異構體：

彼此不呈實物與鏡像關系的旋光異構體。3、外消旋體：

等量對映異構體的混合物稱為外消旋體。三、含兩個不同手性碳化合物的旋光異構體

若分子中含有不同手性碳原子的數目為n個，則旋光異構體數目為2n個；對映異構體的數目為2n-1個；若分子中含有相同的手性碳，異構體數目會減少。例：2-羥基-3-氯丁二酸HOOC-C*H-C*H-COOHClOHSummary1.手性分子:無對稱關系，且互呈實物與鏡像的分子為手性分子，手性分子具有旋光性。2.手性碳原子：連有四個不同基團的SP3雜化的碳原子。3.對映異構體：二者互呈實物與鏡像的關系，且不能完全重合的分子。其對平面偏振光的旋轉大小相同，方向相反。4.非對映異構體:構造式相同，但并不互為鏡像,且具有不同的物理性質。分子中手性碳的構型部分相同，部分不同。5.外消旋體：一對對映異構體等量混合后得到的混合物，無旋光性，可拆分。6.內消旋體：多個手性中心，但分子內有對稱面或對稱中心，，整個分子無旋光性，是純凈物，不可拆分。7.對稱面：是分子內的一個鏡面，可將分子分為實物與鏡像兩部分。8.對稱中心：分子內一點，從此點作任意的反向延長線，在所有等距離處都遇到相同的原子或基團。9.平面偏振光：僅在一個方向上振動的光。10.光活性：手性分子可使平面偏振光發生旋轉的性質。11.比旋光度：在標準條件下，光活性物質使平面偏振光旋轉的角度。【α】12.對映異構體的構型表示法：(重點掌握）(1)Fischer投影式(2)D/L(3)R/S構型重點：1、旋光性與分子結