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本课件讲解立体化学基础，从异构体的分类入手，展开分子的手性与对称性、旋光性与比旋光度、构型的表示与R/S标记法，并讨论含一个及两个手性中心的分子的对映异构与外消旋体拆分。
第六章立体化学
6.1异构体的分类类
6.2手性和对称性
6.2.1分子的手性对映异构对映映(异构)体
6.2.2对称因素素
6.3手性分子的性质——光学活性性
6.3.1旋光性性
6.3.2旋光仪和比旋光度度
6.4具有一个手性中心的对映体分子的构型型
6.4.1对映体和外消旋体的性质质
6.4.2构型的表示法法
6.4.3构型的标记法法
6.5具有两个手性中心的对映异构构
6.5.1具有两个不同手性碳原子的对映异构构
6.5.2具有两个相同手性碳原子的对映异构构
6.6手性中心的产生生
6.6.1第一个手性中心的产生生
6.6.2第二个手性中心的产生生
6.7手性合成成
6.8外消旋体的拆分旋光纯度度
6.9脂环化合物的立体异构构
6.10构象对映体和构象非对映体体
6.11不含手性中心化合物的对映异构构
6.11.1丙二烯型化合物物
6.11.2联苯型化合物物
6.12对映异构在研究反应机理中的应用用
6.1异构体的分类碳架异构官能团位次异构官官能团异构互变异构异构体构造异构立体异构──具有相同的分子式，原子成键的顺序不同。──具有相同的构造，原子或基团在空间的排布不同。对映异构非对映异构构象异构构型异构
6.2手性和对称性性
6.2.1分子的手性对映异构对映映(异构)体手性——两个分子互相成为左右手镜像关系但又不能重叠的现象，称为手性。手性碳——连接四个不同原子或基团的碳。
当一个碳原子与四个不同的原子或基团相连时，分子在空间一定有两种不同的排列方式。例如：2–溴丁烷含一个手性碳原子(不对称碳原子)的化合物一定有另一个互为镜像关系的对映异构体（旋光异构体）。也就是：
图6.1 2–溴丁烷分子模型示意图
手性分子——不能与自身镜像重合的分子。非手性分子——能够与自身镜像重合的分子。手性分子是不对称分子；非手性分子是对称分子。手性分子具有两种构型。对映异构体：具有相同的分子构造，但构型不同，互为镜像不能重合的两个分子。手(征)性: 分子与它的镜像不能重合的性质。
1–氟–1–氯甲烷为非手性分子
图6.2 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
对映体对映体的特点：
2–丁醇：镜面
图6.3 2–丁醇的对映异构体
6.2.2对称因素素
图6.5 分子中的对称面的示意图(I)
(E)–1,2–二氯乙烯
图6.6 分子中的对称面的示意图(II)
有对称面或对称中心的分子都是非手性分子——这是因为它们是对称分子，分子与其镜像能够重合，没有对映异构体。含一个手性碳的化合物一定没有对称因素，没有对称因素的化合物一定不能与其镜象重合，所以有一对对映体，是手性分子。例如乳酸有一对对映体: (+)–乳酸(-)–乳酸1,2–环氧丙烷
当平面偏振光通过手性分子时，偏振光振动的平面发生旋转。能使偏振光振动平面旋转的物质，称为旋光性物质或光学活性物质或手性物质。
6.3手性分子的性质—光学活性性
6.3.1旋光性性(optical activity)
图6.8 普通光和平面偏振光示意图通过Nicol 棱镜的光线为平面偏振光。
手性分子的两个对映体使偏振光振动平面旋转的角度相同，而方向相反。能使偏振光振动平面向右旋的为右旋物质，用“+”或“d”表示右旋。能使偏振光振动平面向左旋的为左旋物质，用“−”或“l”表示右旋。用“±”或“dl”表示外消旋体外消旋体——右旋物质与左旋物质各占50%的混合物。
6.3.2旋光仪和比旋光度旋光仪——检测偏振光光平面旋转的仪器
图6.9 旋光仪示意图
旋光物的旋光度α是右旋还是左旋(旋光方向)要以两次不同浓度测定才能确定。比旋光度的数值要标明测定时的条件。例：果糖水溶液的比旋光度
6.4具有一个手性中心的对映异构分子构型型
6.4.1对映体和外消旋体的性质手性中心心(不对称中心): ——与四个不同原子或基团相连的碳原子123456柠檬油精(–)–乳酸2–溴丁烷*
含一个手性中心的分子具有一对对映体1,2–环氧丙烷***使偏振光光波振动平面反时针旋转的对映体——左旋体(–)，使偏振光光波振动平面顺时针旋转的对映体——右旋体(+)。
图6.10 2–丁醇对映体的示意图等量的对映体的混合物——外消旋体(±)例如：2–丁醇的两个对映体(–)–2–丁醇, (+)–2–丁醇
图6.11 乳酸对映体的示意图1515(–)–乳酸[α]D= –
3.82°[α]D= +
3.82°(＋)–乳酸(±)–乳酸葡萄糖发酵得到从肌肉中得到乳酸:∣
互为镜像关系的两个对映体，分子式相同，构造式相同，物理性质相同，化学性质相同，对偏振光振动平面的旋转(旋光)度数也相同。但原子或基团在空间排列的顺序不同，在有手性条件下化学反应活性不相同，旋光方向相反。比旋光度不一样。
对映异构体的异同点：相同点
左旋物质与右旋物质在应用上通常有不同应用效果。例如：左旋氯霉素有抗菌作用，右旋的无抗菌作用。左旋谷氨酸能治疗肝昏迷症，右旋的无这作用。右旋葡萄糖在医药上用作营养剂，起到强心、利尿、解毒作用，能被人体吸收代谢。左旋的不能被吸收。对映异构现象在生物、食品、医药等领域的应用和研究都有重要意义。
6.4.2构型的表示法法
Fischer 投影式的特性：
图6.13 Fischer 投影式旋转90°的分子模型
图6.14 Fischer 投影式旋转180°的分子模型
6.4.3构型的标记法法
(R)–3–甲基–2–溴–1–丁醇Fischer式与楔型键式对应写法两基团位置互换奇数次构型改变，两基团位置互换偶数次构型不变。S-2-丁醇R-2-丁醇S-2-丁醇↘
6.5具有两个手性中心的对映异构构
6.5.1具有两个不同手性碳原子的对映异构*********(2S,3S)(2R,3R)(2S,3R)(2R,3S)氯代苹果酸(2–羟基–3–氯丁二酸)对映对映↗↖↖↗非对映↗↖
含有n个手性碳原子的分子，应有2n个立体异构体麻黄碱(1–苯基–2–甲氨基–1–丙醇) (1S,2R)(1R,2S)(1R,2R)(1S,2S)mp: 34℃ 118 ℃[α]D：+35°–35 °–
26.5°++
26.5°12非对映异构体——不是实物与镜像像关系的立体异构体
赤型构型和苏型构型的标记：在Fischer投影式中，手性C上，相同的基团同侧——赤型(erythro-)异侧——苏型(threo-)(赤型)(2R,3R)赤藓糖苏阿糖(苏型)(2S,3R)(赤型)(苏型)
6.5.2具有两个相同手性碳原子的对映异构*******(2R,3S)(2R,3R)(2S,3S)(苏型) 内消旋体内消旋体为非手性分子内消旋体——分子内两个手性碳所连原子团一一对应，但构型相反，旋光度相抵消，整个分子没有旋光性，这种分子叫内消旋体。┄┄┄
图6.18 内消旋体的分子模型(II) 内消旋体分子内有对称面或对称中心，两C*的旋光度相互抵消而没有旋光性，是非手性分子。
当分子内两个手性碳构型相同时(R,R型或S,S型)，由于旋光方向相同，因此旋光能力相互加强。含两个以上手性碳化合物的对映体、非对映体、同一物的判别：对映体——含两个以上手性碳的两个立体异构体中，如果所有对应手性碳的构型都正好相反时，互为对映体。非对映体——含两个以上手性碳的两个立体异构体中，如果所有对应手性碳的构型至少有一个的构型相同(或相反)时, 互为非对映体。
两个互相为非对映的异构体，其物理性质和旋光度都不同，可用物理方法分离。外消旋体的分离只能用拆分法分离。同一物——含两个以上手性碳的两个立体异构体中，如果所有对应手性碳的构型都是相同时，为同一物。含多个手性碳化合物的R/S构型命名:(3R,4S)-2-甲基-4-氯-3-戊醇**
6.6手性中心的产产
6.6.1第一个手性中心的产生生
6.6.2第二个手性中心的产生生(2S,3S)-2,3-二氯丁烷(29%)(2S,3R)-2,3-二氯丁烷(71%)RSSSS
6.7手性合成成(不对称合成)反应中能合成出对映体或非对映体的量不相等而具有旋光性产物的反应称手性合成. 手性环境——手性底物、手性试剂、手性催化剂、手性溶剂。SSSR2S,3R-71%
例：*****S-S-S-
6.8外消旋体的拆分酒石酸铵钠两种晶体互为为镜像重结晶物
(R,R)–盐(S,R)–盐外消旋乳酸的拆分(R,R)-盐与(S,R)-盐为非对映体,可用重结晶法分离. RSRRSR
6.9脂环化合物的立体异构构
84.4°–
84.4°1,2–环丙烷二甲酸：顺式反式
84.4°–
84.4°1,2–环丙烷二甲酸：顺式反式2,3–戊二烯：手性轴
6.11不含手性中心化合物的对映异构构
6.11.1丙二烯型化合物物
6.10构象对映体和构象非对映体体
2,3–戊二烯的一对对映体：
6.11.2联苯型化合物6,6′–二硝基联苯–22,2′–二甲酸：由于单键旋转受到阻碍而产生的立体异构。
(E)–2–丁烯(S,R)–体(赤型) (R,S)–体(赤型)内消旋体
6.12对映异构在研究反应机理中的应用用(Z)–2–丁烯(R,R) –体(苏型) (S,S)–体(苏型)对映体
本章小结：
(Z)–2–丁烯(E)–2–丁烯Br2一对对映体内消旋体第六章练习：（P229-231）五六七十二
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