8.3含有一个手性碳原子化合物的对映异构(课件）-《有机化学》同步教学（高教版）

第八章 对映异构 偏振光与物质的旋光性； 手性与手性分子； 含有一个手性碳原子化合物的对映异构； 含有两个手性碳原子化合物的对映异构。 主要内容： 掌握偏振光、手性、比旋光度、外消旋体、内消旋体等概念； 了解旋光仪的工作原理； 对映体构型的表示方法； 掌握手性分子的表示方法； 掌握手性分子R/S标记法，理解D/L相对构型的标记法。 学习目标： 第三节 含有一个手性碳原子化合物的对映异构 分子的构型是三维的（立体的），而纸面则是二位的（平面)。在二位的纸面上表示尚未的分子构型，通常用模型、透视式或费歇尔投影式。 1.透视式 一、构型的表示 上图是乳酸构型的透视式。透视式中手性碳原子也是在纸面上，用实线相连的原子或基团表示处在纸平面上；用楔形线相连的原子或基团表示处在纸面的前面，用虚线相连的原子或基团表示出在纸平面后面。 这种表示法清晰、直观，但书写较麻烦。 2.费歇尔投影式 　　将手性碳原子和其四个价键用“+”表示，横线上的价键指向纸面的前面、竖线上的价键表示在平面后面。通常含手性碳的主碳链放在竖键，并将命名时编号较小的末端碳原子置于上方，如乳酸用费歇尔投影式可表示为： Fisher投影式使用原则： （1）可以在把投影式纸面上转180º ，不能离开纸面翻转180º。 （2） 不能在纸面上转动90º或270º。 二、构型的标记 1.D/L构型标记法(相对构型） 下面是甘油醛的一对对应体，一个使偏振光偏振面向右旋转某个角度，是右旋体，用（+）表示；另一个是左旋体，用（-）表示。 假定：在Fisher投影式中，具有上述（Ⅰ）结构，羟基在手性碳的右边的为D型甘油醛，具有（Ⅱ）结构，羟基在手性碳的左边的为L型甘油醛。 旋光方向和构型联系起来，也即D-（+）－甘油醛， 它的对应体L-(-)-甘油醛。其他化合物的构型以甘油醛 的构型为参照标准，在保持手性碳构型不变中，可由D型 甘油醛转化来的化合物就是D型，可由L型甘油醛转化来 的化合物就是L型。 D-（+）－甘油醛 D-（-）－甘油酸 2.R/S构型标记法(绝对）规定： （1）首先按次序规则确定与手性碳原子连接的四个不同的原子或基团a,b,c,d的先后次序（排大小）a>b>c>d ‘>’表示“优先于”。 （2）将次序最小的基团远离观察者，如abc为顺时针方向，其构型为R型。如abc为反时针方向，其构型为S型。 练一练：命名下面的化合物 　 含有一个手性碳原子的化合物有两个对映异构体（一对对映体）。含有两个不同的手性碳原子的化合物就有四个对映异构体（两对对映体）。例如，2-羟基-3-氯丁二酸有下列两对对映体。 第四节 含有两个手性碳原子化合物的对映异构 一、含有两个不相同的手性碳原子 上述四个异构体中， （1）与（2）、（3）与（4）为对映体，但（1）与（3）或（4）、（2）与(3)或(4)，虽为异构体，但并不互为镜像，因此，它们不是对映体。这种没有对映关系的构型异构体，称为非对映体。 　　当分子中含有n个不同的手性碳原子时，其立体异构体的数目2n个，有2n-1对对映体。 　 2,3-二羟基丁二酸C2上连有-H、-OH、-COOH和-CH（OH）COOH， C3上也连有-H、-OH、-COOH和-CH（OH）COOH四个基团，即2C2、C3二个手性碳原子所连的基团完全相同，因为一个手性碳可写出两个旋光异构体，故该化合物也可写出四个旋光异构体： 二、含有两个相同的手性碳原子 其中（1）与（2）可组成一对对映体。（3）与（4）好象也是一对对映体，但若将（3）或（4）任意一个在平面止旋转180°，即得到另一个旋光异构体，因此（3）和（4）实质上是一个物质。（1）、（2）、（3）这三种旋光异构体的构型分别为2S,3S、2R,3R、2R,3S。 　　 在（3）中，红色的横线若代表一个平面，则这个平面可以把这个分子分为互为实物与镜像关系的两部分，因此，在（3）中存在一个对称面，因此，它是非手性分子，没有旋光性。由于分子内互为镜像关系的两半所产生的旋光性相互抵消使分子成为无旋光性化合物，称为内消旋体。故2,3-二羟基丁二酸有三个旋光异构体。由此可见，含有手性碳原子的化合物不一定有旋光性。 　　 外消旋体和内消旋体虽然都没有旋光性，但两者并不相同。外消旋体是混和物，可拆分，内消旋体是纯净物，不能拆分。 小结：异构体的分类 　　异构体：分子式相同的不同化合物叫做异构体。 　　构造：分子中原子间相互连接的顺序和方式叫做构造。