第八章立体化学 一，学习目的和要求： 1.掌握偏振光、旋光性、比旋光度。 2.掌握手性、对峡性、非对映性，内消旋体、外消旋体和不对称性等概念 3,掌握fischer投形的规则和使用，以及fischer投影式和Newnan式，楔形式的转换。 4.掌握含有一个和二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法。 5。理解对称元素和对称操作，识别指定结构的对称元素 6.理解对映异构体理化性质差异及外消旋体的化学拆分原理 7.了解构型的D、L标记法及手性在自然界的意义。 8.了解手性合成、环状化合物的立体异构。 9.能运用立体化学知识解释烯烃亲电加成反应历程 二.本章节重点、难点： 手性、对映性、非对映性，内消旋体、外消旋体和不对称性等概念，fischer投影的规 则，含有一个和二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法，fischer投影式和Newnan式， 楔形式的转换。 引言 对映异构现象的发现 早在十九世纪就发现许多天然的有机化合物如樟脑、酒石酸等晶体有旋光性，而且即使 溶解成溶液仍具有旋光性，这说明它们的旋光性不仅与品体有关，而且与分子结构有关。 I848年巴斯德(L.Pasteur)在研究洒石酸钠铵的晶体时发现，没有旋光性的酒石酸钠铵 在一定条件下结品时可生成外形不同的两种品体，它们之间的关系相当于右手和左手的关 系，外形相似，但不能互相重叠。巴斯德仔细地用镊子将两种晶体分开，分别溶解于水，再 用旋光仪检查，发现一种溶液是右旋的，另一种是左旋的.即一种溶液使平面偏振光向右旋 转，而另一个溶液以相同的度数使平面偏振光向左旋转。 由于旋光度的差异是在溶液中观察到的，巴斯德推断这不是晶体的特性而是分子的特
性。他提出，构成品体的分子是互为镜象的，正像这两种晶体本身一样。他提议，存在着这 样的异构体，即其结构的不同仅仅是在于互为镜象，性质的不同也仅仅是在于旋转偏振光的 方向不同。对映异构现象是由于分子中的原子在空间的不同排列所引起的。巴斯德的这些观 点，为对峡异构现象的研究奠定了理论基础。 1874年随着碳原子四面体学说的提出，范特霍夫(tHo)指出，如果一个碳原子 上连有四个不同基团，这四个基团在碳原子周围可以有两种不同的排列形式，即两种不同的 四面体空间构型。它们互为镜像，和左右手之间的关系一样，外形相似但不能重合 这种与四个不同的原子或原子团相连的碳原子称为不对称碳原子。通常用“”号标出。 异构现象是有机化学中存在若的极为普遍的现象。其异构现象可归钠如下： 碳干异构 ·位置异构 一构造异构 一官能团异构 互变异构 司分异构一 一顺反异构 构型异构 立体异构 对映异构 构象异构 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
OH CHaCH=CHCHs+HOH CHaCHz-C-CHa CHaCH2-C-CHa OH bp99.5℃ 9.5℃ 0.8063 0.8063 旋光性右旋 左旋 在空间的挂列上，可以看出它们是不相同的。 镜子 右旋2丁醇 左旋2丁醇 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： 1,天然有机化合物大多有旋光现象。 2.物质的旋光性与药物的疗效有关（如左旋维生素C可治抗坏血病，而右旋的不行） 3.用于研究有机反应机理。 8.1手性和对称因素 8.1.1手性和对称因素 1.手性（以乳酸CHC*HOHCOOH为例来讨论） 乳酸有两种不同构型（空间排列） 透视式 CHa OH→COOH→CH 时针排列 反时针排列
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。(chirality) 具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做手性分子，(chiral molecules) 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。 物质具有手性就有旋光性和对陕异构现象，那么，物质具有怎样的分子结构才与镜象不 能重合，具有手性呢？ 要判断某一物质分子是否具有手性，必须研究分子的对称性质，下面介绍分子中常见的 几种对称因素：对称面(o)、对称中心(i)、对称轴(Cn)、更替对称轴(S). 凡物质分子在结构上不具有对称面、对称中心或四重更替对称轴，这个物质就具有手性， 它和镜象互为对映异构，具有旋光性。 1.对称面(。)： 假如有一个平面可以把分子分割成两部分，而一部分正好是另一部分的镜象，这个平面 就是分子的对称面(。). 如： 对称面 CI 分子的对称面 含子串甄直的 芬子的对称面. 分子中有对称面，它和它的镜象就能够重合，分子就没有手性，是非手性分子(Achiral molecule),因而它没有对映异构体和旋光性
2.对称中心(i) 假定分子中有一点，分子中任意一个原子以点i为对称点，都能找到与其对称的相同 原子，则点i称为分子的对称中心。如： // 具有对称中心1 1/ 具有对称中心的化合物和它的镜象是能重合的，因此它不具有手性 3.对称轴(Cn) 假定分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转360°加后(n为正整数)，仍然可以 与未转动前的原分子完全重合，这条直线即为该分子的重对称轴。如： C2,二重对称轴 反1,2-二氯环丙烷它没有对称面，对称中心，所以具有手性 对映异构 它是手性分子，具有旋光性，它和镜象不能重合，互为对映异构体