第十三章-对映异构（课件）《基础药用化学》（上海交通大学出版社）

第十三章 对映异构 目 录 CONTENTS 1 2 3 异构现象的分类 手性分子与对映异构 旋光性与比旋光度 目 录 CONTENTS 4 5 6 构型的表示方法 含两个手性碳原子化合物的对映异构 构型的标记方法 PART 1 异构现象的分类 异构现象的分类 同分异构现象在有机化学中极为普遍。由于分子中原子相互连接的次序不同而产生的异构现象称为构造异构，包括碳链异构、官能团位置异构等； 有些化合物分子中原子相互连接的次序相同，但空间排列的方式不同，这样呈现的异构现象称为立体异构，包括构型异构和构象异构。 异构现象的分类 碳链异构是由于化合物分子中的原子骨架连接方式不同，而构成不同的碳链或碳环的现象。例如： 官能团位置异构是由于官能团的位置不同而引起的异构现象。例如： CH3CH2CH=CH2 和 CH3CH=CHCH3 官能团异构是由于官能团的种类不同而引起的异构现象，例如： HC≡C-CH2-CH3 和 CH2=CH-CH=CH2 异构现象的分类 互变异构是指两个同分异构体的结构差异仅在于质子和相应的双键的迁移，且这两个异构体共存于一个平衡体系中，并以相当高的速率互相变换。例如： 顺反异构是指由于分子中存在双键或环，使得某些原子在空间的位置不同的异构体。例如： 对映异构是一种分子式、结构式相同，构型互呈镜像对映关系的立体异构现象，也称旋光异构。 PART 2 旋光性与比旋光度 旋光性与比旋光度 一、 偏振光与旋光物质 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。下图中（1）表示一束普通光的振动情况，（2）表示普通光的振动平面。 旋光性与比旋光度 一、 偏振光与旋光物质 当普通光通过一个由方解石制成的尼克尔（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。这种只在某一平面上振动的光叫做平面偏振光，简称偏振光。 旋光性与比旋光度 一、 偏振光与旋光物质 当在某一平面上振动的偏振光通过某些物质（如水、乙醇、氯仿）时，其振动平面不发生改变，而当通过另一些物质（如乳酸、甘油醛、2-氯丁烷）时，其振动平面会发生旋转。物质的这种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。 旋光性与比旋光度 二、 旋光仪、旋光度与比旋光度 在实验室中，要测定物质的旋光度，可用旋光仪。常用的旋光仪主要由光源（单色光，如钠光灯）、两个尼克尔棱镜（固定的叫做起偏镜，可转动的叫做检偏镜）、盛液管（盛被测定物质的溶液或液体）等组成。 旋光性与比旋光度 二、 旋光仪、旋光度与比旋光度 物质在其他浓度c或管长l条件下测得的旋光度，可以通过下面的公式把它换算成比旋光度。 若所测的旋光性物质为纯液体，也可放在旋光仪中测定，在计算比旋光度时，只要把公式中的浓度换成液体的密度d即可。 当所测物质为溶液时，所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此，使用非水溶剂时，需注明溶剂的名称。例如，右旋的酒石酸在浓度为5%的乙醇中，其比旋光度为： PART 3 手性分子与对映异构 手性分子与对映异构 一、旋光性与分子结构的关系 如果某种分子不能与其镜影完全重叠，这种分子就具有旋光性。分子的这种实物与其镜影不能完全重叠的特殊性质叫做分子的手征性，简称手性，就像人的左右手互为实物和镜影的关系，但二者不能完全重叠一样。 具有手性的分子叫做手征性分子，简称手性分子。要判断一个分子是否具有手性，最直观和最可靠的方法就是制作该分子的实物和镜影两个模型，观察它们是否能够完全重叠。但这种方法不太方便，特别是当分子很大、很复杂时更是如此。常用的方法是研究分子的对称性，根据分子的对称性来判断其是否具有手性。 手性分子与对映异构 一、旋光性与分子结构的关系 在有机化学中，一般采用对称面和对称中心这两个对称因素来考察分子的对称性。如果分子中存在对称面或对称中心，这样的分子就没有手性，也不具有旋光性。如果分子中既无对称面，又无对称中心，这样的分子就是手性的，也就具有旋光性。例如： 手性分子与对映异构 一、旋光性与分子结构的关系 如果1个碳原子上连有4个不同的基团，则这4个基团在碳原子周围可以有两种不同的空间排列形式，即有两种不同的四面体空间构型，它们互为实物和镜像的关系，就像左、右手之间的关系一样，外形相似但不能完全重叠。 由于实物和镜像不能重合而产生的异构现象，叫做对映异构。这样的异构体叫做对映异构体，简称对映体。对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的。所以，对映异构体又称为旋光异构体。 与4个不同的