第三章立体化学(3) 主要内容 手性化合物的特性——旋光性(旋光度a,比旋光 [a],外消旋体和内消旋体) >构象对映体和构象非对映体 描述立体构性的D/L体系(手性碳的相对构型) >外消旋体的拆分
第三章 立体化学（3） 主要内容 ➢ 手性化合物的特性——旋光性（旋光度a , 比旋光 [a] ，外消旋体和内消旋体） ➢ 构象对映体和构象非对映体 ➢ 描述立体构性的 D / L 体系（手性碳的相对构型） ➢ 外消旋体的拆分
1.手性分子的特性——旋光性 ①立体异构体之间的一般物理、化学性质比较 例:酒石酸( tartaric acid),(2,3-二羟基丁二酸) 有2个组成相同的手性 Ho2C一CH一cH-Co2H 碳,有3个立体异构体 COOH COOH COOH H OH HO H OH HO oH OH COOH COOH COOH (RR)酒石酸 (S,S)酒石酸 (R,S)-酒石酸 对对映体
1. 手性分子的特性 —— 旋光性 ① 立体异构体之间的一般物理、化学性质比较 例：酒石酸(tartaric acid), （2, 3-二羟基丁二酸） HO2C CH CH OH CO2H OH * * 有2个组成相同的手性 碳，有3个立体异构体 COOH HO H COOH H OH COOH H OH COOH HO H COOH H OH COOH H OH (R,R)-酒石酸 (S,S)-酒石酸 (R,S)-酒石酸 一对对映体
酒石酸立 COOH COOH COOH 体异构体 OH 性质比较 HO OH HO H OH oh COOH COOH COOH 熔点 171174°c 171-174°c 146148°c 比重(20)176g/cm 1.76q / cm 1.66g/cm 水中溶解度 139g/100ml 139g/100ml 125g/100ml 2.98 2.98 3.23 4.34 4.34 4.82 相同 非对映体之间性 质有明显差别
COOH HO H COOH H OH COOH H OH COOH HO H COOH H OH COOH H OH 熔点： 比重（20 o） 水中溶解度 pK1 pK2 171-174 oC 171-174 oC 146-148 oC 1.76g / cm3 1.76g / cm3 1.66g / cm3 139g / 100ml 139g / 100ml 125g / 100ml 2.98 4.34 4.34 4.82 2.98 3.23 相同 非对映体之间性 质有明显差别 ⚫酒石酸立 体异构体 性质比较
②对映体之间的性质差别: 物理性质:对偏振光的作用不同 化学性质:对手性试剂的作用不同 ●手性化合物对偏振光的作用—旋光性(或称光学活性) Opitically active 旋光度,α 入射偏振光 透射偏振光 (已偏转) 石英样品管 (装有旋光性物质)
② 对映体之间的性质差别： 物理性质：对偏振光的作用不同 化学性质：对手性试剂的作用不同 ⚫ 手性化合物对偏振光的作用——旋光性（或称光学活性） Opitically active 入射偏振光 石英样品管 （装有旋光性物质） 透射偏振光 （已偏转） 旋光度, a a
●左旋和右旋 右旋( dextrorotatory):使偏振光向顺时针方向偏转,表示为(+) 左旋( levorotatory):使偏振光向逆时针方向偏转,表示为(-) 例: COOH COOH 入射光方向 oH HO 左旋 右旋 H OH COOH COOH R,R)(+)}-酒石酸(S,S)-(-)酒石酸 旋光异构体(对映异构体) 对对映体对偏振光的作用不同,一个使偏振光向顺时 针方向偏转,另一个使偏振光向逆时针方向偏转,两者偏转 数值相同
⚫ 左旋和右旋 一对对映体对偏振光的作用不同，一个使偏振光向顺时 针方向偏转，另一个使偏振光向逆时针方向偏转，两者偏转 数值相同。 例： ➢右旋(dextrorotatory)：使偏振光向顺时针方向偏转，表示为(+) ➢左旋(levorotatory) ：使偏振光向逆时针方向偏转，表示为(–) (R, R)-(+)-酒石酸 COOH HO H COOH H OH COOH H OH COOH HO H (S, S)-(-)-酒石酸 旋光异构体（对映异构体） 左旋 a a 右旋 入射光方向
手性分子旋光能力的表示方式—比旋光[a]2 α实验观察到的选光度 l:样品管长度(dm,分米) LxC c:样品浓度(g/cm3) specific rotation t:测试时温度 :波长 例 COOH OH ax]25b=+120(水,20% COOH (钠光,D线,λ=589nm) R,R)(+)酒石酸
⚫ 手性分子旋光能力的表示方式 —— 比旋光 [a] t [a] t = a t l c at : 实验观察到的选光度 l : 样品管长度（dm, 分米） c : 样品浓度（g / cm3） t : 测试时温度 : 波长 例： COOH H OH COOH HO H (R, R)-(+)-酒石酸 [a] 25 D = +12o (水, 20%) ( 钠光，D线，=589nm) specific rotation
③外消旋体和内消旋体 ●外消旋体—等量的左旋体和右旋体的混合物 例 CH CH CH3CH2CH2CH2 Bt H B Br △ ChS C2H5 50% 50% 外消旋体性 (racemic mixture) 产物无旋光性 (消旋—一旋光性相互抵消) >外消旋体表示方式 Br (±)cH3CHcH2CH3 (±)-2-溴丁烷
③ 外消旋体和内消旋体 ⚫ 外消旋体——等量的左旋体和右旋体的混合物 例： （消旋——旋光性相互抵消） Br2 hv, CH3 H Br C2H5 CH3 Br H C2H5 + CH3CH2CH2CH3 50% 50% 产物无旋光性 外消旋体性 (racemic mixture) CH3CHCH2CH3 Br （） ()-2-溴丁烷 ➢外消旋体表示方式
内消旋体—有手性碳,但分子有对称面 例 COOH 内消旋体( meso compounds) H oh 对称面 H OH 分子有对称面,无旋光性 COOH 个手性碳的旋光性正好 (R,S)-meso酒石酸 被分子内另一构型相反的 手性碳所抵消 内消旋体表示方法
例： ⚫ 内消旋体——有手性碳，但分子有对称面 COOH H OH COOH H OH (R, S)-meso-酒石酸 内消旋体表示方法 分子有对称面，无旋光性。 一个手性碳的旋光性正好 被分子内另一构型相反的 手性碳所抵消 内消旋体(meso compounds) 对称面
●旋光纯、外消旋体和内消旋体性质的比较 COOH COOH COOH COOH .OH oH Ho OH HO HO hh .OH H OH COOH COOH COOH COOH meso 熔点: 171174c 210-212°c 146-148°c 比重(20)176g/cm 1.70g/cm 166g/cm3 水中溶解度139g/100ml 21g/100ml 125g/100ml K 2.98 2.96 3.23 pl 4.34 4.24 4.82
熔点： 比重（20 o） 水中溶解度 pK1 pK2 COOH HO H COOH H OH 171-174 oC 210-212 oC 146-148 oC 1.76g / cm3 1.70g / cm3 1.66g / cm3 139g / 100ml 21g / 100ml 125g / 100ml 2.98 4.34 4.24 4.82 2.96 3.23 COOH H OH COOH HO H + ± meso COOH H OH COOH HO H COOH H OH COOH H OH ⚫ 旋光纯、外消旋体和内消旋体性质的比较
2.由构象分析分子的手性 例1:cooH 转180° COOH COOH 2HC2转120°HO HO. c2转120 H HO HO COOH HOOC COOH H 无对称性 OH 沿c2C3 (手性) 有中心对称 (非手性) 转60 互为镜像 COOH H oh HOOC COOH COOH HOOC H OH OH OH COOH HO OH III meso-酒石酸 有对称面 对构象对映体(构象外消旋体)
COOH HO H COOH OH H COOH HO H HO COOH H COOH HO H HOOC OH H 2 3 2 3 I II III 转180 o 转60 o C2 转120 o 2 3 沿C2-C3 C2 转120 o 2. 由构象分析分子的手性 COOH H OH COOH H OH meso-酒石酸 有对称面 有中心对称 (非手性) 无对称性 (手性) 一对构象对映体（构象外消旋体） 互为镜像 例 1： II HOOC H OH COOH HO H 2 3 H COOH OH HOOC H OH 2 3 III