手性分子和對映體課件

第五章立體化學掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。對映體、非對映體、外消旋體和內(nèi)消旋體的概念和主要性質(zhì)；對映異構(gòu)體命名方法（R/S）。熟悉：費歇投影式和透視式表示立體異構(gòu)體的方法；無手性碳原子的對映異構(gòu)體。

了解：外消旋體的拆分方法和手性分子的生物作用。第五章立體化學掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。1第一節(jié)

手性分子和對映體同分異構(gòu)在有機化學中是極為普遍的現(xiàn)象。第一節(jié)

手性分子和對映體同分異構(gòu)在有機化學中是極為普遍2一、手性

產(chǎn)生對映異構(gòu)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)依據(jù)是手性(Chirality)。什么叫手性呢？

這種左右手互為鏡像與實物關(guān)系，彼此又不能重合的現(xiàn)象稱為手性。自然界中有許多手性物，例如：足球、剪刀、螺絲釘?shù)榷际鞘中晕?。微觀世界的分子中同樣存在著手性現(xiàn)象。有許多化合物分子具有手性。

一、手性產(chǎn)生對映異構(gòu)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)依據(jù)是手性(Chiralit3二、手性分子和對映體

a和b兩個立體結(jié)構(gòu)式之間有何種關(guān)系？它們代表相同的分子？還是代表不同的分子？二、手性分子和對映體a和b兩個立體結(jié)構(gòu)式之間有何種關(guān)系？4乳酸分子的兩個立體結(jié)構(gòu)式的球棍模型

由球棍模型可知，乳酸分子a和b的關(guān)系正如人的左右手的關(guān)系：互為鏡像又不能重合。因此a和b代表不同的分子，均具有手性。a和b互為對映異構(gòu)體，簡稱對映體（enantiomers).乳酸分子的兩個立體結(jié)構(gòu)式的球棍模型由球棍模型可知，乳酸分子5為什么乳酸存在一對對映體？

觀察兩個乳酸分子的結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)分子中有一個碳原子(C2)所連的四個基團(COOH,OH,CH3,H)均不相同。凡是連有4個不同的原子或基團的碳原子稱為手性碳原子(chiralcarbonatom),也可稱為手性中心(chiralcenter)。一個手性碳原子所連的4個不同原子或基團在空間具有2種不同的排列方式（也稱兩種構(gòu)型），它們是彼此成鏡像關(guān)系，又不能重疊的一對立體異構(gòu)體，互為對映體。含有一個手性碳原子的化合物只有一對對映體。

小結(jié)手性分子：不能與其鏡像重合的分子。

對映體：彼此成鏡像關(guān)系，又不能重合的一對立體異構(gòu)體互為對映體。

手性碳原子：連有四個不同原子或基團的碳原子。

為什么乳酸存在一對對映體？觀察兩個乳酸分子的結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)分6三、對稱面和非手性分子

對稱面(planesofsymmetry):指將分子結(jié)構(gòu)剖成互為實物與鏡像的兩半的面。三、對稱面和非手性分子對稱面(planesofsymm7四、判斷對映體（手性分子）的方法

第一：建造一個分子和它的鏡像的模型。如果兩者不能重合，就是手性分子。

第二：尋找有無對稱面。有對稱面，它就不存在對映體，為非手性分子。

第三：尋找手性碳原子(或手性中心)。只要有一個手性碳原子，就是手性分子，有一對對映體（兩個以上C﹡有例外）。四、判斷對映體（手性分子）的方法

第一：建造一個分子和它的8第二節(jié)費歇爾投影式

★費歇爾投影式：是指將一個三維（立體）手性分子模型作如下規(guī)定:與手性碳橫向相連的基團朝向紙平面的前方；豎向相連的基團朝向紙平面的后方；手性碳處于紙平面上。將其投影,所得平面投影式稱為費歇爾投影式。第二節(jié)費歇爾投影式★費歇爾投影式：是指將一個三維（立體9★書寫費歇爾投影式的注意事項

把一個化合物的透視式寫成費歇爾投影式時，必須記住下列要點：(1)水平線和垂直線的交叉點代表手性碳，位于紙平面上。(2)連于手性碳的橫鍵代表朝向紙平面前方的鍵。(3)連于手性碳的豎鍵代表朝向紙平面后方的鍵。(4)費歇爾投影式只能在紙平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°，或其偶數(shù)倍，不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。Fischer投影式最適合用于表示含有一個手性碳的化合物的立體結(jié)構(gòu)。

按上述規(guī)則，一個化合物可以寫出無數(shù)個Fischer投影式，但一般習慣將最長的碳鏈作為直鏈豎直投影到紙面上，同時把氧化態(tài)較高的基團放在上端?！飼鴮戀M歇爾投影式的注意事項把一個化合物的透視式寫成費歇爾10同一個立體異構(gòu)體可以用幾種不同的方法表示它的立體結(jié)構(gòu)。同一個立體異構(gòu)體可以用幾種不同的方法表示它的立體結(jié)構(gòu)。11第三節(jié)旋光性一、平面偏振光

光的振動方向與前進方向垂直，普通光是在無數(shù)個垂直于前進方向的平面內(nèi)振動。當普通光通過一個偏振的透鏡或尼科爾棱鏡時，一部分光就被擋住了，只有振動方向與棱鏡晶軸平行的光才能通過。這種只在一個平面上振動的光稱為平面偏振光。簡稱偏振光。第三節(jié)旋光性一、平面偏振光光的振動方向與前進方向垂直，普12二、旋光性

偏振光的振動面化學上習慣稱為偏振面。當平面偏振光通過手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋轉(zhuǎn)了一個角度。這種能使偏振面旋轉(zhuǎn)的性能稱為旋光性(opticalactivity)。手性化合物都具有旋光性。二、旋光性偏振光的振動面化學上習慣稱為偏振面。當平面偏振光13三、旋光度與比旋光度

㈠旋光度

在實際工作中通常用旋光儀測定化合物的旋光性。三、旋光度與比旋光度㈠旋光度在實際工作中通常用旋光儀測14★化合物旋光性的測定︰

當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋光管后，偏振面就會被旋轉(zhuǎn)(向右或向左)一個角度，這時偏振光就不能通行無阻的穿過與起偏鏡棱軸相平行的檢偏鏡。只有檢偏鏡也旋轉(zhuǎn)(向右或向左)相同的角度(a角度)，旋轉(zhuǎn)了的平面偏振光才能完全通過。觀察檢偏鏡上攜帶的刻度盤所旋轉(zhuǎn)的角度，即為該旋光性物質(zhì)的旋光度。

旋光度：偏振面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度，用a表示。

★偏振面被旋轉(zhuǎn)的方向有左旋(逆時針)和右旋(順時針)的區(qū)別。用符號(+)表示右旋，(-)表示左旋。所有旋光性化合物不是右旋，就是左旋。

★自動旋光儀

★化合物旋光性的測定︰當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋15㈡比旋光度

比旋光度：規(guī)定用一分米（dm）長的旋光管，待測物質(zhì)的濃度為1g.mL-1時所測得的旋光度，稱為比旋光度。

在實際工作中，常?？梢杂貌煌L度的旋光管和不同的樣品濃度下測定物質(zhì)的旋光度。然后按下列公式計算，即可得到比旋光度。㈡比旋光度比旋光度：規(guī)定用一分米（dm）長的旋光管，待測16★比旋光度像物質(zhì)的熔點、沸點或折射率等物理常數(shù)一樣，也是化合物的一種物理常數(shù)。一對對映體，除比旋光度值相等符號相反(即旋光方向相反)外，其它物理性質(zhì)雷同?！锉刃舛葘τ阼b定一個旋光性化合物或者判斷它的純度是很重要的。因此，掌握比旋光度的表示方法及其含義是十分必要的。

★比旋光度像物質(zhì)的熔點、沸點或折射率等物理常數(shù)一樣，也是化合17小結(jié)一對對映體的性質(zhì)：

1、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（與手性試劑作用除外）；

2、比旋光度值相等，符號相反(即旋光方向相反)。

小結(jié)一對對映體的性質(zhì)：

1、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（與手18第四節(jié)

外消旋體一、乳酸的三種不同的旋光現(xiàn)象:

乳酸是人們知道的第一個旋光性化合物，它的旋光性現(xiàn)象有三種不同的情況：右旋乳酸從肌肉組織中分離出的乳酸左旋乳酸葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸無旋光性乳酸一般化學合成的乳酸

二、外消旋體的定義:

一對對映體的等量混合物稱為外消旋體。外消旋體符號:±第四節(jié)外消旋體一、乳酸的三種不同的旋光現(xiàn)象:

乳酸是人們19三、外消旋體的物理性質(zhì):

外消旋體的物理性質(zhì)與純的單一對映體有一些不同：它無旋光性；熔點、密度溶解度等常有差異。★為什么外消旋體無旋光性呢？

因為一對對映體對光的影響是比旋光度值相等，旋光方向相反。因此，從微觀分子考慮，當光照射到每一個分子時，一對對映體正好抵消了每一個對映體對光產(chǎn)生的影響作用。三、外消旋體的物理性質(zhì):

外消旋體的物理性質(zhì)與純的單一對映體20第五節(jié)

非對映體和內(nèi)消旋化合物一、非對映體一個手性碳原子的化合物存在著兩個立體異構(gòu)體（一對對映體）；含有兩個以上手性碳原子（﹡）的化合物存在兩個以上的立體異構(gòu)體，其最大數(shù)目是2n(n)代表手性碳原子數(shù)。第五節(jié)

非對映體和內(nèi)消旋化合物一、非對映體一個手性碳原子的21非對映體：彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體。非對映體具有不同的物理性質(zhì)。

非對映體：彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體。非對映體具有不同的22二.、內(nèi)消旋化合物二.、內(nèi)消旋化合物23手性分子和對映體課件24★為什么內(nèi)消旋化合物無旋光性？內(nèi)消旋化合物有對稱面。對稱面的上半部分是下半部分的鏡像。分子的上下兩部分對偏振光的影響相互抵消，使整個分子無旋光性?！餅槭裁磧?nèi)消旋化合物無旋光性？內(nèi)消旋化合物有對稱面。對稱面的25彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間具有不同的物理性質(zhì)，例如，熔點、沸點和溶解度等物理性質(zhì)都不相同。用重結(jié)晶或蒸餾等方法可以將非對映體分開。內(nèi)消旋化合物有對稱面，無旋光性。

小結(jié)彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間小結(jié)26第六節(jié)

構(gòu)型標記法構(gòu)型：是指分子結(jié)構(gòu)中的原子或基團在空間排列的順序。

對映異構(gòu)和順反異構(gòu)都屬于構(gòu)型異構(gòu)。

對映異構(gòu)體的構(gòu)型：一般指手性中心(或手性碳原子)所連的四個不同原子或基團在空間的排列。順反異構(gòu)體的構(gòu)型：是指分子中某些共價鍵的旋轉(zhuǎn)受阻而導(dǎo)致分子中的原子或基團在空間的排列。第六節(jié)構(gòu)型標記法構(gòu)型：是指分子結(jié)構(gòu)中的原子或基團在空間排27一、D/L構(gòu)型標記法

一個化合物的絕對構(gòu)型通常指鍵合在手性中心的四個原子或基團在空間的真實排列方式。

費歇爾(Fischer)人為地選定(＋)-甘油醛為標準物，并規(guī)定其碳鏈處于垂直方向，醛基在碳鏈上端的投影式中，C2上的羥基處于右側(cè)的為D-構(gòu)型。其對映體，(-)-甘油醛為L-構(gòu)型。兩者結(jié)構(gòu)分別如下：

一、D/L構(gòu)型標記法一個化合物的絕對構(gòu)型通常指鍵合在手性28以甘油醛為標準物，通過合適的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它旋光性化合物，只要在反應(yīng)過程中不斷裂與手性中心直接相連的化學鍵，那么所得的化合物的構(gòu)型就與原甘油醛的構(gòu)型相同?；衔锏臉?gòu)型與旋光方向沒有直接的對應(yīng)關(guān)系。D/L命名法的使用有一定的局限性，它只適用與甘油醛結(jié)構(gòu)類似的化合物。目前，一般用于糖類和氨基酸的構(gòu)型命名。

以甘油醛為標準物，通過合適的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它旋光性化合物，29二、R/S構(gòu)型命名法

R/S構(gòu)型命名法廣泛應(yīng)用于各種類型手性化合物構(gòu)型命名。它遵循凱恩-英戈德-普雷洛格規(guī)則(R.S.Cahn-R.S.Ingold-V.PrelogRules)，命名手性化合物的構(gòu)型。1979年IUPAC建議采用R/S構(gòu)型命名法。

R/S構(gòu)型命名規(guī)則

1、按次序規(guī)則確定與手性碳相連的四個原子或基團的優(yōu)先次序。2、將手性碳上的四個原子或基團中最小的(大多數(shù)情況下是氫原子)置于遠離我們視線的位置(即放在最遠的位置)，然后觀察朝向我們的另外三個基團的優(yōu)先次序（由大到?。?/p>

如為順時針方向排列為R構(gòu)型；反時針方向排列為S構(gòu)型。

二、R/S構(gòu)型命名法

R/S構(gòu)型命名法廣泛應(yīng)用于各種類型30a﹥b﹥c﹥d

R或S構(gòu)型，它標志著手性分子的絕對構(gòu)型。至今尚不知道化合物的旋光方向與構(gòu)型的關(guān)系。不能把兩者混為一談。

a﹥b﹥c﹥dR或S構(gòu)型，它標志著手性分子的絕對構(gòu)型。至今31例題1、命名氯溴碘甲烷（A和B）的構(gòu)型。

例題2命名兩個2-丁醇（A和B）的構(gòu)型。

例題1、命名氯溴碘甲烷（A和B）的構(gòu)型。例題2命名兩個232★對于標記含有兩個或兩個以上手性碳分子的構(gòu)型，同樣按照上述方法分別確定每一個手性碳的構(gòu)型。還必須注意要按照命名的編號原則標出每個手性碳的編號?！铩笆謩莘ā边m用于直接從Fischer投影式標記手性碳的構(gòu)型。必須注意當與手性碳相連的最小基團（一般為H原子）處于豎鍵時，手指不需“轉(zhuǎn)向”，直接觀察所指向的三個基團的排列順序，就能確定手性碳的構(gòu)型?！飳τ跇擞浐袃蓚€或兩個以上手性碳分子的構(gòu)型，同樣按★“手勢33第七節(jié)無手性碳原子的對映體大多數(shù)具有旋光性的化合物分子內(nèi)都存在手性碳原子。但有一些化合物雖不含手性碳原子，就整個分子而言卻包含了手性因素，使其與它的鏡像不能重合，導(dǎo)致產(chǎn)生一對對映體。這類分子也是手性分子。

一、聯(lián)苯型分子的對映異構(gòu)

第七節(jié)無手性碳原子的對映體大多數(shù)具有旋光性的化合物分子內(nèi)都34二、丙二烯類化合物的對映異構(gòu)

丙二烯類化合物(>C=C=C<)的結(jié)構(gòu)特點是兩個π鍵的平面相互垂直(中心碳原子為SP雜化)。

兩個π鍵的平面（藍綠）相互垂直二、丙二烯類化合物的對映異構(gòu)丙二烯類化合物(>C=C=C<35丙二烯類對映異構(gòu)體實例如下：

丙二烯類對映異構(gòu)體實例如下：36第八節(jié)

外消旋體的拆分

常用的化學拆分法是把一對對映體設(shè)法轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍τ丑w。一旦形成一對非對映體，就可以用分步結(jié)晶或蒸餾等方法分開（為什么？）。1、如果要拆分的外消體是一種酸，例如(±)-乳酸，就用光學純的堿。如(+)-奎寧、(-)-馬錢子堿和(+)-辛可寧等處理，所形成的鹽就是非對映體。2、如果要拆分的外消旋體是一個堿，通常就采用光學純的酸，例如，酒石酸，樟腦磺酸等來拆分。

3、要拆分的外消旋體既不是酸又不是堿，可以設(shè)法將化合物接上一個羧基，然后再進行拆分。

第八節(jié)外消旋體的拆分常用的化學拆分法是把一對對映體設(shè)法轉(zhuǎn)37手性分子和對映體課件38第九節(jié)手性分子的形成和生物作用一、手性分子的形成

（一）生物體中的手性分子生物體內(nèi)存在著許多手性化合物，而且?guī)缀醵际且詥我坏膶τ丑w存在。（二）非手性分子轉(zhuǎn)化成手性分子

非手性分子通過化學反應(yīng)也可轉(zhuǎn)化成手性分子。

2-氯丁烷是手性化合物，但實際上卻不具有旋光性。這是由于這種氯化一取代產(chǎn)物包含兩個等量的對映體。對于每一個單一的對映體，當然是具有旋光性，但對整體產(chǎn)物是無旋光性，因為它是外消旋體。

第九節(jié)手性分子的形成和生物作用一、手性分子的形成（一）39為什么會形成外消旋體呢？

正丁烷在光的作用下發(fā)生氯取代反應(yīng)生成外消旋化合物的反應(yīng)機制：為什么會形成外消旋體呢？正丁烷在光的作用下發(fā)生氯取代反應(yīng)生40從一個手性化合物通過化學反應(yīng)再形成一個新的手性中心時，則生成不等量非對映體混合產(chǎn)物。S-2-氯丁烷在高溫條件下氯化則得到2S,3S-2,3-二氯丁烷（A）和2S，3R-2,3-二氯丁烷（B內(nèi)消旋化合物）。（A）和（B）互為非對映體，產(chǎn)率比例為29:71。從一個手性化合物通過化學反應(yīng)再形成一個新的手性中心時，則生成41為什么生成不等量的非對映體呢？

因為Cl2與S-2-氯丁烷發(fā)生取代反應(yīng)，形成的中間體-3-氯-2-丁基自由基，已經(jīng)有一個手性中心了，缺乏對稱性。因此Cl2從手性自由基兩側(cè)進攻的機會就不會完全相等，那么得到的兩個互為非對映體的產(chǎn)物比例也就不會相等。

為什么生成不等量的非對映體呢？因為Cl2與S-2-氯丁烷發(fā)42二、手性分子的生物作用

一對對映體構(gòu)型上的微小差異，在生理活性上往往會產(chǎn)生截然不同的作用。為什么一對對映體之間，在生理活性上會有如此大的差別？

一個特異性手性分子的立體結(jié)構(gòu)只有與特定的受體的立體結(jié)構(gòu)有互補關(guān)系，其活性部位才能適合進入受體的靶位，產(chǎn)生應(yīng)有的生理作用。一對對映體最多只有其中的一個對映體適合進入一個特定受體靶位，產(chǎn)生生理效應(yīng)。二、手性分子的生物作用一對對映體構(gòu)型上的微小差異，在生理活43手性分子與手性生物受體之間的相互作用：

（a）一對映體容易進入手性的受體靶位，發(fā)揮它的生物效應(yīng)；（b）另一對映體不能合適地進入相同受體靶位，因此它沒有同樣的生物效應(yīng)。手性分子與手性生物受體之間的相互作用：（a）一對映體容易44小結(jié)★分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的兩個化合物互為同分異構(gòu)體。通?？蓪⑼之悩?gòu)分為構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)。順反異構(gòu)和對映異構(gòu)均屬于立體異構(gòu)。對映異構(gòu)是互為鏡像與實物關(guān)系，彼此又不能重合的立體異構(gòu)。產(chǎn)生對映異構(gòu)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)依據(jù)是手性。

★通常指左右手互為鏡像與實物關(guān)系，彼此又不能重合的現(xiàn)象稱為手性。有許多化合物分子具有手性。不能與其鏡像重合的分子稱為手性分子。非手性分子有鏡像關(guān)系，但兩者能重合，有對稱面。

★彼此成鏡像關(guān)系又不能重合的一對立體異構(gòu)體互為對映體。通常判斷對映體的主要方法是尋找手性碳原子。只要有一個手性碳原子，就是手性分子，有一對對映體（兩個以上C﹡有例外）。一對對映體的性質(zhì)：物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（與手性試劑作用除外），比旋光度值相等，符號相反(即旋光方向相反)。生物活性也截然不同。

★一對對映體等量的混合物稱為外消旋體。±為外消旋體符號。外消旋體無旋光性。熔點、密度等物理性質(zhì)常有差異。

小結(jié)★分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的兩個化合物互為同分異構(gòu)體。通常45★彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間具有不同的物理性質(zhì)。熔點、沸點和溶解度等物理性質(zhì)都不相同。★內(nèi)消旋化合物無旋光性。其分子中含有相同手性碳原子，有對稱面。

★費歇爾投影式即平面投影式，與手性碳橫向相連的基團朝向紙平面的前方,豎向相連的基團朝向紙平面的后方。費歇爾投影式只能在紙平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°或其偶數(shù)倍，不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。

★構(gòu)型是指分子結(jié)構(gòu)中的原子或基團在空間排列的順序。構(gòu)型命名有D/L和R/S兩種命名法。

★手性化合物主要來源于兩個途徑：一、來源于生物體。生物體內(nèi)存在著許多手性化合物，而且?guī)缀醵际且詥我坏膶τ丑w存在。二、通過化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成手性分子：非手性分子轉(zhuǎn)化成手性分子，得到的產(chǎn)物是外消旋體。★大多數(shù)具有旋光性的化合物分子都存在手性碳原子。但有一些化合物雖不含手性碳原子，卻包含了手性因素，使其與它的鏡像不能重合，有對映體。這類分子也是手性分子。★彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間具有不同46第五章立體化學掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。對映體、非對映體、外消旋體和內(nèi)消旋體的概念和主要性質(zhì)；對映異構(gòu)體命名方法（R/S）。熟悉：費歇投影式和透視式表示立體異構(gòu)體的方法；無手性碳原子的對映異構(gòu)體。

了解：外消旋體的拆分方法和手性分子的生物作用。第五章立體化學掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。47第一節(jié)

手性分子和對映體同分異構(gòu)在有機化學中是極為普遍的現(xiàn)象。第一節(jié)

手性分子和對映體同分異構(gòu)在有機化學中是極為普遍48一、手性

產(chǎn)生對映異構(gòu)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)依據(jù)是手性(Chirality)。什么叫手性呢？

這種左右手互為鏡像與實物關(guān)系，彼此又不能重合的現(xiàn)象稱為手性。自然界中有許多手性物，例如：足球、剪刀、螺絲釘?shù)榷际鞘中晕?。微觀世界的分子中同樣存在著手性現(xiàn)象。有許多化合物分子具有手性。

一、手性產(chǎn)生對映異構(gòu)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)依據(jù)是手性(Chiralit49二、手性分子和對映體

a和b兩個立體結(jié)構(gòu)式之間有何種關(guān)系？它們代表相同的分子？還是代表不同的分子？二、手性分子和對映體a和b兩個立體結(jié)構(gòu)式之間有何種關(guān)系？50乳酸分子的兩個立體結(jié)構(gòu)式的球棍模型

由球棍模型可知，乳酸分子a和b的關(guān)系正如人的左右手的關(guān)系：互為鏡像又不能重合。因此a和b代表不同的分子，均具有手性。a和b互為對映異構(gòu)體，簡稱對映體（enantiomers).乳酸分子的兩個立體結(jié)構(gòu)式的球棍模型由球棍模型可知，乳酸分子51為什么乳酸存在一對對映體？

觀察兩個乳酸分子的結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)分子中有一個碳原子(C2)所連的四個基團(COOH,OH,CH3,H)均不相同。凡是連有4個不同的原子或基團的碳原子稱為手性碳原子(chiralcarbonatom),也可稱為手性中心(chiralcenter)。一個手性碳原子所連的4個不同原子或基團在空間具有2種不同的排列方式（也稱兩種構(gòu)型），它們是彼此成鏡像關(guān)系，又不能重疊的一對立體異構(gòu)體，互為對映體。含有一個手性碳原子的化合物只有一對對映體。

小結(jié)手性分子：不能與其鏡像重合的分子。

對映體：彼此成鏡像關(guān)系，又不能重合的一對立體異構(gòu)體互為對映體。

手性碳原子：連有四個不同原子或基團的碳原子。

為什么乳酸存在一對對映體？觀察兩個乳酸分子的結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)分52三、對稱面和非手性分子

對稱面(planesofsymmetry):指將分子結(jié)構(gòu)剖成互為實物與鏡像的兩半的面。三、對稱面和非手性分子對稱面(planesofsymm53四、判斷對映體（手性分子）的方法

第一：建造一個分子和它的鏡像的模型。如果兩者不能重合，就是手性分子。

第二：尋找有無對稱面。有對稱面，它就不存在對映體，為非手性分子。

第三：尋找手性碳原子(或手性中心)。只要有一個手性碳原子，就是手性分子，有一對對映體（兩個以上C﹡有例外）。四、判斷對映體（手性分子）的方法

第一：建造一個分子和它的54第二節(jié)費歇爾投影式

★費歇爾投影式：是指將一個三維（立體）手性分子模型作如下規(guī)定:與手性碳橫向相連的基團朝向紙平面的前方；豎向相連的基團朝向紙平面的后方；手性碳處于紙平面上。將其投影,所得平面投影式稱為費歇爾投影式。第二節(jié)費歇爾投影式★費歇爾投影式：是指將一個三維（立體55★書寫費歇爾投影式的注意事項

把一個化合物的透視式寫成費歇爾投影式時，必須記住下列要點：(1)水平線和垂直線的交叉點代表手性碳，位于紙平面上。(2)連于手性碳的橫鍵代表朝向紙平面前方的鍵。(3)連于手性碳的豎鍵代表朝向紙平面后方的鍵。(4)費歇爾投影式只能在紙平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°，或其偶數(shù)倍，不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。Fischer投影式最適合用于表示含有一個手性碳的化合物的立體結(jié)構(gòu)。

按上述規(guī)則，一個化合物可以寫出無數(shù)個Fischer投影式，但一般習慣將最長的碳鏈作為直鏈豎直投影到紙面上，同時把氧化態(tài)較高的基團放在上端?！飼鴮戀M歇爾投影式的注意事項把一個化合物的透視式寫成費歇爾56同一個立體異構(gòu)體可以用幾種不同的方法表示它的立體結(jié)構(gòu)。同一個立體異構(gòu)體可以用幾種不同的方法表示它的立體結(jié)構(gòu)。57第三節(jié)旋光性一、平面偏振光

光的振動方向與前進方向垂直，普通光是在無數(shù)個垂直于前進方向的平面內(nèi)振動。當普通光通過一個偏振的透鏡或尼科爾棱鏡時，一部分光就被擋住了，只有振動方向與棱鏡晶軸平行的光才能通過。這種只在一個平面上振動的光稱為平面偏振光。簡稱偏振光。第三節(jié)旋光性一、平面偏振光光的振動方向與前進方向垂直，普58二、旋光性

偏振光的振動面化學上習慣稱為偏振面。當平面偏振光通過手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋轉(zhuǎn)了一個角度。這種能使偏振面旋轉(zhuǎn)的性能稱為旋光性(opticalactivity)。手性化合物都具有旋光性。二、旋光性偏振光的振動面化學上習慣稱為偏振面。當平面偏振光59三、旋光度與比旋光度

㈠旋光度

在實際工作中通常用旋光儀測定化合物的旋光性。三、旋光度與比旋光度㈠旋光度在實際工作中通常用旋光儀測60★化合物旋光性的測定︰

當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋光管后，偏振面就會被旋轉(zhuǎn)(向右或向左)一個角度，這時偏振光就不能通行無阻的穿過與起偏鏡棱軸相平行的檢偏鏡。只有檢偏鏡也旋轉(zhuǎn)(向右或向左)相同的角度(a角度)，旋轉(zhuǎn)了的平面偏振光才能完全通過。觀察檢偏鏡上攜帶的刻度盤所旋轉(zhuǎn)的角度，即為該旋光性物質(zhì)的旋光度。

旋光度：偏振面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度，用a表示。

★偏振面被旋轉(zhuǎn)的方向有左旋(逆時針)和右旋(順時針)的區(qū)別。用符號(+)表示右旋，(-)表示左旋。所有旋光性化合物不是右旋，就是左旋。

★自動旋光儀

★化合物旋光性的測定︰當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋61㈡比旋光度

比旋光度：規(guī)定用一分米（dm）長的旋光管，待測物質(zhì)的濃度為1g.mL-1時所測得的旋光度，稱為比旋光度。

在實際工作中，常?？梢杂貌煌L度的旋光管和不同的樣品濃度下測定物質(zhì)的旋光度。然后按下列公式計算，即可得到比旋光度。㈡比旋光度比旋光度：規(guī)定用一分米（dm）長的旋光管，待測62★比旋光度像物質(zhì)的熔點、沸點或折射率等物理常數(shù)一樣，也是化合物的一種物理常數(shù)。一對對映體，除比旋光度值相等符號相反(即旋光方向相反)外，其它物理性質(zhì)雷同?！锉刃舛葘τ阼b定一個旋光性化合物或者判斷它的純度是很重要的。因此，掌握比旋光度的表示方法及其含義是十分必要的。

★比旋光度像物質(zhì)的熔點、沸點或折射率等物理常數(shù)一樣，也是化合63小結(jié)一對對映體的性質(zhì)：

1、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（與手性試劑作用除外）；

2、比旋光度值相等，符號相反(即旋光方向相反)。

小結(jié)一對對映體的性質(zhì)：

1、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（與手64第四節(jié)

外消旋體一、乳酸的三種不同的旋光現(xiàn)象:

乳酸是人們知道的第一個旋光性化合物，它的旋光性現(xiàn)象有三種不同的情況：右旋乳酸從肌肉組織中分離出的乳酸左旋乳酸葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸無旋光性乳酸一般化學合成的乳酸

二、外消旋體的定義:

一對對映體的等量混合物稱為外消旋體。外消旋體符號:±第四節(jié)外消旋體一、乳酸的三種不同的旋光現(xiàn)象:

乳酸是人們65三、外消旋體的物理性質(zhì):

外消旋體的物理性質(zhì)與純的單一對映體有一些不同：它無旋光性；熔點、密度溶解度等常有差異?！餅槭裁赐庀w無旋光性呢？

因為一對對映體對光的影響是比旋光度值相等，旋光方向相反。因此，從微觀分子考慮，當光照射到每一個分子時，一對對映體正好抵消了每一個對映體對光產(chǎn)生的影響作用。三、外消旋體的物理性質(zhì):

外消旋體的物理性質(zhì)與純的單一對映體66第五節(jié)

非對映體和內(nèi)消旋化合物一、非對映體一個手性碳原子的化合物存在著兩個立體異構(gòu)體（一對對映體）；含有兩個以上手性碳原子（﹡）的化合物存在兩個以上的立體異構(gòu)體，其最大數(shù)目是2n(n)代表手性碳原子數(shù)。第五節(jié)

非對映體和內(nèi)消旋化合物一、非對映體一個手性碳原子的67非對映體：彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體。非對映體具有不同的物理性質(zhì)。

非對映體：彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體。非對映體具有不同的68二.、內(nèi)消旋化合物二.、內(nèi)消旋化合物69手性分子和對映體課件70★為什么內(nèi)消旋化合物無旋光性？內(nèi)消旋化合物有對稱面。對稱面的上半部分是下半部分的鏡像。分子的上下兩部分對偏振光的影響相互抵消，使整個分子無旋光性?！餅槭裁磧?nèi)消旋化合物無旋光性？內(nèi)消旋化合物有對稱面。對稱面的71彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間具有不同的物理性質(zhì)，例如，熔點、沸點和溶解度等物理性質(zhì)都不相同。用重結(jié)晶或蒸餾等方法可以將非對映體分開。內(nèi)消旋化合物有對稱面，無旋光性。

小結(jié)彼此不成鏡像關(guān)系的立體異構(gòu)體叫非對映體。非對映體間小結(jié)72第六節(jié)

構(gòu)型標記法構(gòu)型：是指分子結(jié)構(gòu)中的原子或基團在空間排列的順序。

對映異構(gòu)和順反異構(gòu)都屬于構(gòu)型異構(gòu)。

對映異構(gòu)體的構(gòu)型：一般指手性中心(或手性碳原子)所連的四個不同原子或基團在空間的排列。順反異構(gòu)體的構(gòu)型：是指分子中某些共價鍵的旋轉(zhuǎn)受阻而導(dǎo)致分子中的原子或基團在空間的排列。第六節(jié)構(gòu)型標記法構(gòu)型：是指分子結(jié)構(gòu)中的原子或基團在空間排73一、D/L構(gòu)型標記法

一個化合物的絕對構(gòu)型通常指鍵合在手性中心的四個原子或基團在空間的真實排列方式。

費歇爾(Fischer)人為地選定(＋)-甘油醛為標準物，并規(guī)定其碳鏈處于垂直方向，醛基在碳鏈上端的投影式中，C2上的羥基處于右側(cè)的為D-構(gòu)型。其對映體，(-)-甘油醛為L-構(gòu)型。兩者結(jié)構(gòu)分別如下：

一、D/L構(gòu)型標記法一個化合物的絕對構(gòu)型通常指鍵合在手性74以甘油醛為標準物，通過合適的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它旋光性化合物，只要在反應(yīng)過程中不斷裂與手性中心直接相連的化學鍵，那么所得的化合物的構(gòu)型就與原甘油醛的構(gòu)型相同?；衔锏臉?gòu)型與旋光方向沒有直接的對應(yīng)關(guān)系。D/L命名法的使用有一定的局限性，它只適用與甘油醛結(jié)構(gòu)類似的化合物。目前，一般用于糖類和氨基酸的構(gòu)型命名。

以甘油醛為標準物，通過合適的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它旋光性化合物，75二、R/S構(gòu)型命名法

R/S構(gòu)型命名法廣泛應(yīng)用于各種類型手性化合物構(gòu)型命名。它遵循凱恩-英戈德-普雷洛格規(guī)則(R.S.Cahn-R.S.Ingold-V.PrelogRules)，命名手性化合物的構(gòu)型。1979年IUPAC建議采用R/S構(gòu)型命名法。

R/S構(gòu)型命名規(guī)則

1、按次序規(guī)則確定與手性碳相連的四個原子或基團的優(yōu)先次序。2、將手性碳上的四個原子或基團中最小的(大多數(shù)情況下是氫原子)置于遠離我們視線的位置(即放在最遠的位置)，然后觀察朝向我們的另外三個基團的優(yōu)先次序（由大到?。?。

如為順時針方向排列為R構(gòu)型；反時針方向排列為S構(gòu)型。

二、R/S構(gòu)型命名法

R/S構(gòu)型命名法廣泛應(yīng)用于各種類型76a﹥b﹥c﹥d

R或S構(gòu)型，它標志著手性分子的絕對構(gòu)型。至今尚不知道化合物的旋光方向與構(gòu)型的關(guān)系。不能把兩者混為一談。

a﹥b﹥c﹥dR或S構(gòu)型，它標志著手性分子的絕對構(gòu)型。至今77例題1、命名氯溴碘甲烷（A和B）的構(gòu)型。

例題2命名兩個2-丁醇（A和B）的構(gòu)型。

例題1、命名氯溴碘甲烷（A和B）的構(gòu)型。例題2命名兩個278★對于標記含有兩個或兩個以上手性碳分子的構(gòu)型，同樣按照上述方法分別確定每一個手性碳的構(gòu)型。還必須注意要按照命名的編號原則標出每個手性碳的編號?！铩笆謩莘ā边m用于直接從Fischer投影式標記手性碳的構(gòu)型。必須注意當與手性碳相連的最小基團（一般為H原子）處于豎鍵時，手指不需“轉(zhuǎn)向”，直接觀察所指向的三個基團的排列順序，就能確定手性碳的構(gòu)型?！飳τ跇擞浐袃蓚€或兩個以上手性碳分子的構(gòu)型，同樣按★“手勢79第七節(jié)無手性碳原子的對映體大多數(shù)具有旋光性的化合物分子內(nèi)都存在手性碳原子。但有一些化合物雖不含手性碳原子，就整個分子而言卻包含了手性因素，使其與它的鏡像不能重合，導(dǎo)致產(chǎn)生一對對映體。這類分子也是手性分子。

一、聯(lián)苯型分子的對映異構(gòu)

第七節(jié)無手性碳原子的對映體大多數(shù)具有旋光性的化合物分子內(nèi)都80二、丙二烯類化合物的對映異構(gòu)

丙二烯類化合物(>C=C=C<)的結(jié)構(gòu)特點是兩個π鍵的平面相互垂直(中心碳原子為SP雜化)。

兩個π鍵的平面（藍綠）相互垂直二、丙二烯類化合物的對映異構(gòu)丙二烯類化合物(>C=C=C<81丙二烯類對映異構(gòu)體實例如下：

丙二烯類對映異構(gòu)體實例如下：82第八節(jié)

外消旋體的拆分

常用的化學拆分法是把一對對映體設(shè)法轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍τ丑w。一旦形成一對非對映體，就可以用分步結(jié)晶或蒸餾等方法分開（為什么？）。1、如果要拆分的外消體是一種酸，例如(±)-乳酸，就用光學純的堿。如(+)-奎寧、(-)-馬錢子堿和(+)-辛可寧等處理，所形成的鹽就是非對映體。2、如果要拆分的外消旋體是一個堿，通常就采用光學純的酸，例如，酒石酸，樟腦磺酸等來拆分。

3、要拆分的外消旋體既不是酸又不是堿，可以設(shè)法將化合物接上一個羧基，然后再進行拆分。

第八節(jié)外消旋體的拆分常用的化學拆分法是把一對對映體設(shè)法轉(zhuǎn)83手性分子和對映體課件84第九節(jié)手性分子的形成和生物作用一、手性分子的形成

（一）生物體中的手性分子生物體內(nèi)存在著許多手性化合物，而且?guī)缀醵际且詥我坏膶τ丑w存在。（二）非手性分子轉(zhuǎn)化成手性分子

非手性分子通過化學反應(yīng)也可轉(zhuǎn)化成手性分子。

2-氯丁烷是手性化合物，但實際上卻不具有旋光性。這是由于這種氯化一取代產(chǎn)物包含兩個等量的對映體。對于每一個單一的對映體，當然是具有旋光性，但對整體產(chǎn)物是無旋光性，因為它是外消旋體。

第九節(jié)手性分子的形成和生物作用一、手性分子的形成（一）85為什么會形成外消旋體呢？

正丁烷在光的作用下發(fā)生氯取代反應(yīng)生成外消旋化合物的反應(yīng)機制：為什么會形成外消旋體呢？正丁烷在光的作用下發(fā)生氯取代反應(yīng)生86從一個手性化合物通過化學反應(yīng)再形成一