9.3含一个手性碳原子化合物的对映异构体（课件）《有机化学》（上海交通大学出版社）

有 机 化 学 主讲：xxx 1 第9章 对映异构 2 9.3含一个手性碳原子化合物的对映异构体 3 想一想 分子中只有一个手性碳原子的化合物分子存在互为实物与镜像关系的对映异构体，这两种异构体该如何表示？ 4 5 对映异构体的构型主要用 透视式 费歇尔投影式 D/L标记法 R/S标记法 在对映异构体的透视式中，规定手性碳原子在纸面上，不同的线条表示与手性碳原子相连的原子或基团的不同位置。 9.3.1 透视式 表示相连的原子或基团在纸面的前方 楔形线 表示相连的原子或基团在纸面内 实线 表示相连的原子或基团在纸面后方 虚线 以乳酸为例，其对映异构体的透视式如下图所示。 6 为了方便书写和进行分子结构的比较，将分子模型投影到纸面上，可得到对映异构体的费歇尔投影式。例如： 9.3.2 费歇尔投影式 费歇尔投影式的投影原则包括以下几点。 （1）横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸面内。 （2）横线表示与C*相连的两个键指向纸面的前方， 竖线表示与C*相连的两个键指向纸面的后方。 （3）将主链写在竖线上，编号最小的碳原子写在竖线上端。 1．投影原则 7 为了方便书写和进行分子结构的比较，将分子模型投影到纸面上，可得到对映异构体的费歇尔投影式。例如： 9.3.2 费歇尔投影式 利用费歇尔投影式表示对映异构体的构型时，应注意以下几点。 （1）基团的位置关系是“横前竖后”。 （2）不能离开纸面翻转，也不能在纸面上旋转90°或270°与原构型相比。 （3）将投影式和纸面一起旋转180°，仍为原构型。 2．注意事项 8 而对其他含手性碳原子的化合物进行标记时，可通过与甘油醛相关联的方法来确定。D/L标记法中D、L只表示构型，表示旋光方向可用（+）、（-）。例如： 9.3.3 D/L标记法 D-（-）-乳酸 L-（+）-乳酸 羟基在手性碳原子右边的右旋甘油醛为D型 D/L标记法以甘油醛为标准 羟基在手性碳原子左边的左旋甘油醛为L型 D/L标记法具有一定的局限性，对于结构较复杂的分子，将其与甘油醛相关联会出现混乱，甚至出现矛盾的结果。目前D/L标记法主要用于糖、氨基酸等有机化合物。 提示 9 根据IUPAC的建议，1970年以后普遍采用R/S标记法来表示旋光异构体的构型。 R/S标记法是根据手性碳原子所连的4个原子或基团在空间的排列来标记对映异构体的，R、S分别表示右和左。R/S标记法的步骤如下。 （1）按照基团次序的规则，排出手性碳原子上4个不同原子或基团的大小顺序。 假设4个基团为a、b、c、d，大小顺序为a＞b＞c＞d。 （2）利用R/S标记法分析透视式表示的构型。 从最小基团的对面观测（即将d放在离观测者最远的地方），如果另外3个基团由大到小（a→b→c）按顺时针方向排列，则为R型；如果按逆时针方向排列，则为S型，如图所示。 9.3.4 R/S标记法 （a）R型   （b）S型 10 （3）利用R/S标记法分析费歇尔投影式表示的构型。 若最小基团d处于竖键上（不论上下），则另外3个基团由大到小按顺时针方向排列为R型，按逆时针方向排列为S型； 若d处于横键上（不论左右），则另外3个基团由大到小按顺时针方向排列为S型，按逆时针方向排列为R型，如图所示。 9.3.4 R/S标记法 （a）R型   （b）S型 （c）S型   （d）R型 11 下面以1,2-二羟基丙醛、1-氯-1-溴乙烷、2-氨基丙酸和2,3-二甲基-3,4-二氯丁烷为例，用R/S标记法表示它们的构型。 9.3.4 R/S标记法 基团次序：OH＞CHO＞CH2OH＞H 最小基团为H，位于横线 另外3个基团按逆时针排列 R型 基团次序：Br＞Cl＞CH3＞H 最小基团为H，位于横线 另外3个基团按顺时针排列 S型 12 下面以1,2-二羟基丙醛、1-氯-1-溴乙烷、2-氨基丙酸和2,3-二甲基-3,4-二氯丁烷为例，用R/S标记法表示它们的构型。 9.3.4 R/S标记法 基团次序：NH2＞COOH＞CH3＞H 最小基团为H，位于竖线 另外3个基团按顺时针排列 R型 基团次序： Cl ＞Cl CH2＞CH(CH3)2＞CH3 最小基团为CH3，位于竖线 另外3个基团按逆时针排列 S型 13 即学即练 用R/S标记法表示下列化合物的构型。 a． c． b． d． 14 知识链接 需要注意的是，D/L构型、R/S构型及旋光性之间没有必然的对应关系，旋光性物质的完整系统命名，应标出构型和旋光性。 例如，左旋乳酸应写为(R)-(-)-2-羟基丙酸，右旋乳酸应