文档介绍：第六章对映异构
学习要求:
掌握立体异构、光学异构、对称因素(主要指对称面、对称中心)、手性碳原子、手性分子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等基本概念。
掌握书写费歇尔投影式的方法。
掌握构型的D、L和R、S标记法。
掌握判断分子手性的方法。
初步掌握亲电加成反应的立体化学。
异构现象是有机化学中存在着的极为普遍的现象。其异构现象可归纳如下:
对映异构是指分子式、构造式相同,构型不同,互呈镜像对映关系的立体异构现象。
对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同,只是对平面偏振光的旋转方向(旋光性能)不同。
例如,丁二烯水合得到两种2-丁醇
在空间的排列上,可以看出他们是不相同的。
可见,这两个异构体是互相对映的,互为物体与镜像关系,故称为对映异构体。对映异构体中,一个使偏振光向右旋转,另一个使偏振光向左旋转,所以对映异构体又称为旋光异构。
为什么要研究对映异构呢?因:
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(如左旋维生素C可治抗坏血病,而右旋的不行)。
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§6—1 物质的旋光性
一、平面偏振光和物质的旋光性

光波是一种电磁波,它的振动方向与前进方向垂直。
在光前进的方向上放一个(Nicol)棱晶或人造偏振片,只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶,而在其它平面上振动的光线则被挡住。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光,简称偏振光或偏光。

能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性,具有旋光性的物质称为旋光性物质(也称为光活性物质)。
能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体,能使偏振光振动平面向左旋转的物质称左旋体,使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度,用α表示。
二、旋光仪与比旋光度
旋光仪
测定化合物的旋光度是用旋光仪,旋光仪主要部分是有两个尼可尔棱晶(起偏棱晶和检偏棱晶),一个盛液管和一个刻度盘组织装而成。其测定原理见P120
若盛液管中为旋光性物质,当偏光透过该物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度,如要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅,则必须将检偏镜旋转一定的角度,目镜处视野才明亮,测其旋转的角度即为该物质的旋光度α。如下图所示
比旋光度
旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构,并与测定时溶液的浓度、盛液的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小,一般用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下。
当物质溶液的浓度为1g/ml,盛液管的长度为1分米时,所测物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体,计算比旋光度时,只要把公式中的C换成液体的密度d即可。
最常用的光源是钠光(D),λ=,所测得的旋光度记为
所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时,需注明溶剂的名称,例如,右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为: = + (乙醇,5%)。
上面公式即可用来计算物质的比旋光度,也可用以测定物质的浓度或鉴定物质的纯度。具体实例见P121-122。]
§6—2 对映异构现象与分子结构的关系
对映异构现象的发现(自学,见P121-124 )
手性和对称因素
1. 手性(以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论)
乳酸有两种不同构型(空间排列)
特征:
(1)、不能完全重叠,
(2)、呈物体与镜象关系(左右手关系)。
物质分子互为实物和镜象关系(象左手和右手一样)彼此不能完全重叠的特征,称为分子的手性。
具有手性(不能与自身的镜象重叠)的分子叫做手性分子。
连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子(或手性中心)用C*表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性,是手性分子。
分子对称因素
物质分子能否与其镜象完全重叠(是否有手性),可从分子中有无对称因素来判断,最常见的分子对称因素有对称面和对称中心。
(1)、对称面
假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半,该平面就是分子的对称面,例如:
具有对称面的分子无手性。
(2)、对称中心
若分子中有一点P,通过P点画任何直线,如果在离P等距离直线两端有相同的原子或基团,则点P称为分子的对称中心。例如:
有对称中心的分子没有手性。
物质分子在结构上具有对称面或对称中心的,就无手性,因而没有旋光性。
物质分子在结构上即无对称面,也无对称中心的,就具有手性,因而有旋光性。
§6—3 含一个手性碳原子化合物的对映异构
一、对映体
——互为物体与镜象关系的立体异构体。
含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子,含有两种