页数：58页文件大小：2.86 MB来源： 有机化学ppt课件
本课件讲授旋光异构，从偏振光、旋光度与比旋光度出发，说明旋光性与手性分子的关系，系统展开对映体、外消旋体、D/L与R/S构型标记法，并讨论含两个手性碳原子及环状化合物的旋光异构。
有机化学（Organic Chemistry）
主讲：付蕾
第五章 旋光异构（Optical Isomerism）
第一节 物质的旋光性
光前进方向：自然光 → 尼可尔棱镜 → 偏振光（振动面）
实验：亮——丙酸
实验：暗——乳酸
实验：亮——乳酸
1. 旋光度：偏振光平面被旋转的角度，用 α 表示。
影响因素：本性、溶剂、浓度、温度、管长、光波长等
2. 比旋光度（specific rotation）：指 T=20℃、钠光（用 D 表示，589 nm）、ρB=1 g·mL⁻¹、L=1 dm 时，所测旋光物质的旋光度。
[α] = α / (ρB × L)
例1：将某糖 5 g 溶于 100 mL 甲醇中，在 T=20℃、L=1.0 dm 的条件下，以钠光为光源，测得旋光度 α = -4.64°，试计算该糖的 [α]。
解：[α] = α / (ρB × L) = -4.64° / (0.05 g/mL × 1 dm) = -92.8°（果糖约为 -93°）
原文数字有粘连，浓度按 5g/100mL = 0.05 g·mL⁻¹ 折算还原。
初步结论：乳酸所以具有旋光性，可能是因为分子中有一个手性碳原子（C*）。
乳酸结构式：H—C*H(CH₃)(COOH)(OH)，分子中存在手性碳。
2. 为什么有 C* 就可能具有旋光性？
手性（Chirality）：具有实物和镜像关系，相似而不能互相重合的特性。与镜像不能重叠的分子，称为手性分子。
手性分子的判断方法：
（1）对称面（Symmetrical plane）：能把分子分成实物和镜像两部分的假想平面。
（2）对称中心（Center of symmetry）：设想分子中有一点 P，将此点与分子中任何一个原子或原子团连成一直线，顺此直线反向延长至等距离处，如接触到相同的原子或原子团，此点为对称中心。
（以丙烷、2,2-二甲基丙烷等分子为例说明）
3. 结论：
第二节 含手性碳原子化合物的旋光异构
一、含一个 C* 化合物的旋光异构
1. 对映体与外消旋体（Enantiomer and racemate）
二者为乳酸的一对对映体，结构式均为 CH₃—CH(OH)—COOH，仅空间构型相反。
对映体（Enantiomer）：呈实物与镜像关系，相似而不重合的化合物。
| 方面 | 对映体 |
|---|---|
| 物性 | 相同，旋光方向相反 |
| 化性 | 一般相同，与手性试剂有差异 |
| 生理生化活性 | 不同 |
外消旋体（Racemate）：由等量左旋体和右旋体组成的混合物，用 (±) 或 (dl) 表示。
小结：
2. 构型表示法：
（1）透视式（Sawhorse projection）：
(+)乳酸，[α] = +3.82°
构型表示法之费歇尔投影式（Fischer projection）：将分子立体结构投影到平面上。
展示多种手性分子的费歇尔投影式，包括乳酸、酒石酸、甘油醛等的结构。
原文为多个结构式符号的粘连文本，难以安全切分为单一结构，此处保留可读说明。
3. 构型标记法：
（1）D/L 法（1951 年前无法确定其真实构型）
人为规定：C* 上 —OH 在右边为 D 型，在左边为 L 型。
其他旋光物质用联系法或对照法确定其构型：
推广：糖类化合物、氨基酸中用。
（2）R/S 法：
按顺时针排列的为 R，按逆时针排列的为 S（A > B > C > D）。
| 排列方向 | 构型 |
|---|---|
| 顺时针（clockwise） | R |
| 逆时针（counterclockwise） | S |
由 Fischer 投影式标定 R/S：横变竖不变。
（以 Br—CH(Cl)—CH₃ 等含不同取代基的手性碳为例，标出优先级后判定 R/S）
二、含两个 C* 化合物的旋光异构
1. 含两个不相同 C* 化合物
例：丁醛糖（CHO—CH(OH)—CH(OH)—CH₂OH），分子含两个不相同的手性碳，有 4 个旋光异构体。
丁醛糖四个异构体的费歇尔投影式：
讨论（1）对映体：Ⅰ 与 Ⅳ，Ⅱ 与 Ⅲ。
讨论（2）非对映体：Ⅰ 与 Ⅲ、Ⅳ；Ⅱ 与 Ⅲ、Ⅳ（不是实物与镜像关系）。
讨论（3）差向异构体：只有一个手性碳原子构型相反，而其他手性碳原子的构型均相同的两种异构体。
讨论（4）：
小结：含两个不同 C* 化合物：
2. 含两个相同 C* 化合物
例：酒石酸（HOOC—CH(OH)—CH(OH)—COOH）
内消旋酒石酸（2R,3S）／（2S,3R）：
分子内存在对称面（COOH、OH 基团对称分布），旋光方向相互抵消、度数相同，故不显旋光性。
讨论：
（1）内消旋体：虽含有手性碳原子，但同时存在对称因素，而不显旋光活性的化合物（m-, meso-）。内消旋体是一个化合物，不能再分离。
| 对比项 | 内消旋体 | 外消旋体 |
|---|---|---|
| 组成 | 单一化合物 | 等量左、右旋体混合物 |
| 旋光性 | 无 | 无 |
| 可分离性 | 不可分离 | 可分离成左、右旋体 |
总结：含两个相同 C* 化合物
三、环状化合物的旋光异构
1. 环丙烷衍生物的旋光异构（构型 I~IV）
1-氯-2-溴环丙烷：
1,2-环丙烷二甲酸：
2. 环己烷衍生物的旋光异构
环己烷衍生物构型 I~IV，展示不同取代基在环己烷环上的取向关系。
原文为环己烷椅式构象的图形化符号文本，难以安全切分，此处保留可读说明。
1,2-环己烷二甲酸：
1,3-环己烷二甲酸：
1,4-环己烷二甲酸：
均无旋光异构体。
结论：
取代丙二烯型化合物：
累积双键（C=C=C）两端的取代基处于相互垂直的平面，当两端各连不同基团时分子无对称面/对称中心，从而具有手性。
原文为多个丙二烯结构式的符号粘连文本，难以安全切分，此处保留可读说明。
第五章重点讲解问题：
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