题解：旋光异构是研究分子空间立体异构的一种，前述的构象、顺反异构也是立体异构的不同形式。它们同属立体化学的范畴。

主要内容一、旋光性及有关概念

二、分子的对称性、手性与旋光性

三、含一个 C* 化合物构型

四、含两个不同 C* 化合物的构型

五、含两个相同 C* 化合物的构型

六、不含 C* 化合物的旋光异构

七、环状化合物的立体异构

八、旋光异构体的性质、不对称合成等（阅读）

1. 偏振光 ( plane-polarized light )1. 偏振光 ( plane-polarized light )

—— 普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个 方向传播的平面光 —— 普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个 方向传播的平面光

一、旋光活性及有关概念

2 . 旋光活性 ( optical activity )

—— 物质能使偏振光发生偏转的性质。 —— 物质能使偏振光发生偏转的性质。

3. 右旋和左旋 ( dextrorotatory and levorotatory )3. 右旋和左旋 ( dextrorotatory and levorotatory )

5. 旋光仪和比旋光度5. 旋光仪和比旋光度

旋光仪 (polarimeter)

—— 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度， 用“ α” 表示

—— 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度， 用“ α” 表示

4. 旋光度（ observed rotation)

—— 使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“ + ” —— 使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“ - ” —— 使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“ + ” —— 使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“ - ”

polarimeter

比旋光度（ specific rotation) 比旋光度（ specific rotation)

—— 在一定温度和波长（通常为钠光灯，波长为 589 nm ）条件下，样品管长度为 1dm ，样品浓度为 1g•ml-1 时测得的旋光度。是一物理常数

—— 在一定温度和波长（通常为钠光灯，波长为 589 nm ）条件下，样品管长度为 1dm ，样品浓度为 1g•ml-1 时测得的旋光度。是一物理常数

λ --- 光源波长 . 当为钠光源，波长为 589nm, 记作 D.T --- 测定温度，单位为℃--- 实测的旋光度；ρ --- 为样品的浓度，单位为 g•ml-1 。 l --- 样品管的长度，单位为 dm ；

λ --- 光源波长 . 当为钠光源，波长为 589nm, 记作 D.T --- 测定温度，单位为℃--- 实测的旋光度；ρ --- 为样品的浓度，单位为 g•ml-1 。 l --- 样品管的长度，单位为 dm ；

为什么乳酸、酒石酸能使光线偏转？

这与分子结构有关！

二、分子的对称性、手性与旋光性

进一步研究表明：对称性分子无旋光性，不对称性分子有旋光性。

1 、分子的对称性

1) 对称面 σ 2) 对称中心 i 3) 对称轴 Cn 1) 对称面 σ 2) 对称中心 i 3) 对称轴 Cn

对称性和对称因素对称性和对称因素

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

F

Cl

Cl

HF

H

H

i£¬¶Ô³ÆÖÐÐÄ

H

F

Cl

Cl

HF

H

H

i£¬¶Ô³ÆÖÐÐÄ

对称面 σ 对称面 σ

—— 某一平面将分子分为两半，就象一面镜子，实物（一半）与镜象（另一半）彼此可以重叠，则该平面是对称面。

—— 某一平面将分子分为两半，就象一面镜子，实物（一半）与镜象（另一半）彼此可以重叠，则该平面是对称面。

对称中心 i 对称中心 i

—— 分子中有一中心点，通过该点 所画的直线都以 等距离达到相同的基团，则该中心点是对称中心。—— 分子中有一中心点，通过该点 所画的直线都以 等距离达到相同的基团，则该中心点是对称中心。

对称轴 Cn对称轴 Cn

—— 这种轴是通过物体或分子的一条直线，以这条直线为轴旋转一定的角度，得到的物体或分子的形象和原来的形象完全相同，这种轴称为对称轴。 n 指绕轴一周，有 n 个形象与原形象相同。

—— 这种轴是通过物体或分子的一条直线，以这条直线为轴旋转一定的角度，得到的物体或分子的形象和原来的形象完全相同，这种轴称为对称轴。 n 指绕轴一周，有 n 个形象与原形象相同。

请分析甲烷分子的对称因素请分析甲烷分子的对称因素C

H

HH

HC

H

HH

H4 个 C3 对称轴4 个 C3 对称轴

C

H

HH

H

六个对称面六个对称面

C3

C

H

HH

H

C

H

HH

H

实际上，对于链状化合物主要看有无对称面即可。

当甲烷上的三个 H 分别被 -COOH 、 -CH3 、 -OH 取代时，就是乳酸。如下图：

在这个结构里，我们找不到对称因素，把这个分子称手性分子。

2 、分子的手性

手性即为不对称性。具有手性的分子（或物质）必然能找到一对实物与镜像关系的异构体，就象人的手。我们把这种实物与镜像不能重叠的特点叫做手性。

人们在考察链状化合物的手性时发现，手性分子都存在一个连接 4 个不同原子或基团的C 原子，故把这个 C 原子称作手性 C 原子，记作 C* 。如：

三、含一个 C* 化合物构型

上述化合物都含有一个 C* 原子，是不对称分子，应该有实物与镜像关系的两种结构，为什么是两种不同的结构？如何表示它们的构型？

1 、为什么是两种不同的结构

概念：

对映异构体：象 a ， b 这样，互为镜像关系的一对异构体。其中 a 称左旋体， b 称右旋体。

外消旋体：等量的左旋体和右旋体组成，旋光度为 0 的体系。

2 、构型表示法

第一步：排秩序规则。 OH>COOH>CH3>H

第二步 : 把最小基团（ H ）看成顶点，从其对面观察其它三个基团按秩序规则由大到小的走向，顺时针记作 R 型；反时针记作 S 型。

3 、费歇尔投影式

四、含两个不同 C* 化合物的构型

同法，可以判断出它们的构型分别为：

五、含两个相同 C* 化合物的构型

但Ⅲ和Ⅳ由于分子内存在一个对称面，是非手性分子，无旋光活性，实为一种结构。象这样，由于两个相同的 C* 原子上，一个是 R 型，一个是 S 型，相互抵消了，不显示旋光活性的化合物，叫内消旋体。

另外，Ⅰ和Ⅱ是一对对映异构体。

链状化合物旋光异构总结：

（ 1 ）含一个 C* 原子者，有两个异构体，是一对对映异构体。

（ 2 ）含两个不同 C* 者，有四个异构体，其中有两对对映异构体。

（ 3 ）含两个相同 C* 者，有三个异构体，一对对映异构体，一个内消旋体。

（ 4 ）含 n 个不同 C* 者，有 2n 个异构体。

六、不含 C* 化合物的旋光异构 分子产生手性的根本原因是不对称性，手性 C* 只是其中之一，无手性 C* 的分子者，只要是不对称者，也会产生手性，也有对映异构体。

1 、单键受阻的联苯类

O2NCOOH

NO2HOOC

NO2

COOH

HOOC

O2N

¢ñ ¢ò

O2NCOOH

NO2HOOC

NO2

COOH

HOOC

O2N

¢ñ ¢ò

C C Ca

b

a

bCCC

b

a a

bC C C

a

b

a

bCCC

b

a a

b

2 、丙二烯型化合物

由于 C2 是 SP 杂化，使得 C1 和 C3 上的两个基团必然不能其面，当两端分别连接不同的原子或基团时，就有手性，会产生异构体。

七、环状化合物的立体异构

1 、环状化合物的 C*

环状化合物的 C* 很复杂，会随着环大小、取代基多少、位置、有无双键信双键位置而变化。

2 、立体异构

既要考虑顺、反异构，又要考虑对映异构情况。

八、旋光异构体的性质：1 、物理性质相同，但旋光方向相反，比旋光度相等。

2 、化学性质有区别，对旋光性溶剂及手性试剂反应速度不同。

3 、对生物体的作用不同。

九、分子的前手性和前手性 C*

前手性的概念在生化中非常重要的，因为生物体内的反应大多是受酶的催化，而酶是有手性，它能识别前手性基团，生成某一种构型的化合物，所以，酶的催化反应有立体专一性。

十、不对称合成，立体选择反应与 立体专一反应（阅读）十一、外消旋体的拆分（阅读）

1 、了解同分异构的种类。（见下表）

2 、了解旋光现象产生的原因及有关概念。掌握分子的对称性、手性及旋光性之间的关系。

构造异构

立体异构

碳链异构

官能团异构

位置异构

互变异构（以后讲）

构型异构

构象异构

顺反异构

对映异构

同分异构

同分异构现象同分异构现象

3 、掌握一个 C* 、两个不同 C* 及两个相同 C*化合物的立体异构，并熟练运用 Fischer 投影式判定构型。（重点）

4 、掌握环化合物的 C* 及立体异构的判定。

5 、了解不含 C* 化合物的立体异构情况。

6 、主要概念：旋光活性、手性、手性碳原子、比旋光度、内消旋体、外消旋体、对映构体。

课本 P94—95 ， 第 5.4 5.5

5.7 5.8 5.10题 .