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第1页：第八章对映异构封面

第八章 对映异构

本章讨论立体异构中的光学异构（对映异构），依次讲解偏光性与旋光性、分子的手性与对称因素、含一个与两个手性碳原子化合物的对映异构，以及构型的表示与标记方法。

第2页：同分异构的分类

同分异构的分类

• 构造异构：碳架异构、官能团异构、位置异构、互变异构
• 立体异构：构型异构（顺反异构、光学异构即对映异构）、构象异构

本页图示给出完整的分支结构。

第3页：本章内容导览

本章内容导览

• 第一节 偏光性与旋光性
• 第二节 分子的手性和对映异构
• 第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构
• 第四节 含两个手性碳原子化合物的对映异构

第4页：偏振光的产生

第一节 偏光性与旋光性：一、偏振光

光是一种电磁波，光振动的方向与它前进的方向垂直。普通光由不同波长的光组成，这些不同波长的光在无数个垂直于其传播路线的平面内振动。

第5页：尼可尔棱镜与偏振光

平面偏振光的产生

当普通光通过一个由方解石制成的尼可尔（Nicol）棱镜时，只有振动方向和棱镜晶轴平行的光才能通过，所得到的光就只在一个平面上振动，这种光叫做平面偏振光，简称偏振光。本页图示给出普通光与偏振光的对比。

第6页：旋光性物质

旋光性

物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质叫做旋光性，具有旋光性的物质叫做旋光性物质，也称光学活性物质，如乳酸、甘油醛、葡萄糖等；而水、乙醇、乙酸等称为非旋光性物质。本页图示给出偏振光振动平面被旋转的情形。

第7页：旋光度与比旋光度

二、比旋光度

当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做旋光度，通常用「α」表示。本页图示给出测定装置的光路顺序：光源 → 起偏镜 → 盛液管 → 检偏镜。

第8页：左旋体与右旋体

左旋体与右旋体

• 使偏振光振动平面按逆时针方向旋转的物质称左旋体，用「－」表示
• 使偏振光振动平面按顺时针方向旋转的物质称右旋体，用「＋」表示

肌肉分解出来的乳酸是右旋体，称为右旋乳酸，可表示为 (＋)-2-羟基丙酸。

第9页：比旋光度的测定条件

比旋光度

通常规定溶液的浓度为 1 g·ml^-1、旋光管的长度为 1 dm，在此条件下测得的旋光度称为比旋光度。若被测物质是纯液体，可用该液体的密度替换浓度来计算比旋光度。

第10页：手性碳原子

手性碳原子

在绝大多数情况下，分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。手性碳原子是指饱和碳原子上连有四个不同的原子或原子团，常用「＊」号予以标注。含有一个手性碳原子的分子往往具有手性；含有多个手性碳原子的分子不一定都具有手性。

第11页：分子的手性

第二节 分子的手性和对映异构

左手的镜像是右手，左、右手对映而不能重合，这种性质称为手性。对有机分子而言，实物与其镜像若不能重合，该分子即具有手性。

第12页：实物与镜像的对映关系

实物与镜像

任何物体都有它的镜像，一个有机分子在镜子内也会出现相应的镜像，实物与镜像相应部位与镜面具有相等的距离，实物与镜像的关系叫做对映关系。

第13页：对称面

二、对称因素：1、对称面

对称面就是能将分子分成互为实物和镜像关系两部分的一个平面。分子中若存在对称面，该分子即为非手性分子，没有旋光性。

第14页：有对称面的分子实例

具有对称面的分子实例

本页图示给出 (a) 2,2-二溴丙烷的对称面与 (b) E-1-氯-2-溴丙烯的对称面。由于二者分子中都存在对称面，所以它们都是非手性分子，都没有旋光性。

第15页：对称中心

2、对称中心

对称中心是指：假设分子中存在一点，过该点作任一条直线，若在该点等距离的两端有相同的原子或基团，则该点就是分子的对称中心。分子中存在对称中心，即为非手性分子，没有旋光性。

第16页：对映体与外消旋体

第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构

• 对映体：互为实物和镜像关系的异构体叫做对映异构体，简称对映体
• 外消旋体：一对对映体的等量混合物，用（±）表示，外消旋体无旋光性

本页图示给出乳酸的一对对映体（透视式）。

第17页：构型的表示方法

一、构型的表示方法

描述旋光异构体分子中原子或基团在空间的排列方式时，可用透视式和费歇尔（E.Fischer）投影式来表示。

第18页：费歇尔投影式的投影规则

1、费歇尔投影式

投影规则如下：

1. 将碳链竖起来，把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小的碳原子放在最上端
2. 横前竖后：与手性碳原子相连的两个横键伸向前方，两个竖键伸向后方
3. 横线与竖线的交点代表手性碳原子

第19页：乳酸的费歇尔投影式

乳酸的费歇尔投影式

本页图示给出乳酸的构造式与乳酸一对对映体的费歇尔投影式，直观对比两种构型中羟基与氢在横线上的左右差异，详见原课件图示。

第20页：费歇尔投影式的使用注意

书写费歇尔投影式的注意事项

• 横键伸向纸前方，竖键伸向纸后方
• 只能在纸平面上平移，或在纸平面上旋转 180°（90° 的偶数倍）
• 不能在纸平面上旋转 90°（奇数倍），也不能离开纸平面翻转，否则得到的投影式代表其对映体

第21页：透视式的表示法

2、透视式

透视式将手性碳原子置于纸平面，与之相连的四个键有三种表示法：细实线表示处于纸平面，楔形实线表示伸向纸面前方，楔形虚线表示伸向纸面后方。本页图示给出乳酸分子一对对映体的透视式。

第22页：D、L标记法

二、手性碳原子的构型标记法：1、D、L 标记法

D、L 标记法一般适用于含一个手性碳原子的化合物，在标记氨基酸和糖类化合物的构型时仍普遍采用。

第23页：丙氨酸的D、L构型

D、L 构型实例

本页图示给出一对 2-氨基丙酸（丙氨酸）的构型：

• L－（＋）2－氨基丙酸
• D－（－）2－氨基丙酸

第24页：R、S标记法示例

2、R、S 标记法

本页以 2-氯丁烷为例图示 R、S 的判断：从眼睛的位置观察，－Cl → －C₂H₅ → －CH₃ 为顺时针排列者为 R－2－氯丁烷，为逆时针排列者为 S－2－氯丁烷。

第25页：R、S标记法的规则

R、S 标记法的规则

1. 按照次序规则，将手性碳原子上的四个原子或原子团按先后次序排列，较优者排在前面
2. 将排在最后的原子或原子团放在离眼睛最远的位置，其余三个放在离眼睛最近的平面上
3. 按先后次序观察其余三个原子或原子团的排列走向：顺时针为 R 构型，逆时针为 S 构型

第26页：甲基丁酸的R、S构型

R、S 构型实例

本页图示给出一对 2-甲基丁酸的构型：(S)－2－甲基丁酸与 (R)－2－甲基丁酸。任意调换两个基团，构型相反，这是判断与改写构型的常用方法。

第27页：乳酸的R、S构型判断

乳酸的 R、S 构型判断

本页图示给出乳酸的一对构型：从右后方观察时 －OH → －COOH → －CH₃ 为顺时针排列，为 R－乳酸；从左后方观察时为逆时针排列，为 S－乳酸。

第28页：费歇尔投影式的R、S判断

由费歇尔投影式直接判断 R、S

• 最小基团排在竖键上时：其余三个基团在纸面上顺时针为 R，逆时针为 S
• 最小基团排在横键上时：其余三个基团在纸面上顺时针为 S，逆时针为 R

本页图示给出 R-2-氯丁醛与 S-2-氯丁醛的实例。

第29页：构型与旋光方向的关系

构型与旋光方向的关系

旋光性化合物的构型（R、S 或 D、L）与其旋光方向（－或＋）没有必然联系；但若已知某化合物构型为 R、旋光方向为「＋」，则其对映体的构型必为 S、旋光方向为「－」。D、L 与 R、S 是两种不同的构型标记方法，彼此之间也没有必然的联系。

第30页：含两个手性碳的旋光异构

第四节 含两个手性碳原子化合物的对映异构

一、含两个不同手性碳原子化合物的旋光异构

• Ⅰ（2S,3R）与 Ⅱ（2R,3S）互为对映体
• Ⅲ（2S,3S）与 Ⅳ（2R,3R）互为对映体

本页图示给出四种构型的投影式及其对应关系。