3.3.4 含手性碳化合物的对映异构.pdf

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1、3.3.4 含手性碳化合物的对映异构 1. 含含有有一一个个手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物 例例如如，酸酸分分子子CH3CH(OH)COOH u 外外消消旋旋体体(racemic mixture 或或racemate)：等等量量的的左左 旋旋体体和和右右旋旋体体的的混混合合物物。用用（）或或dl表表示示。 u 外外消消旋旋体体是是否否显显旋旋光光性性？为为什什么么？ 乳乳酸酸的的一一对对对对映映体体 COOH CH3 H HO HOOC H3C H OH 含含有有一一个个手手性性碳碳 原原子子的的化化合合物物只只 有有一一对对对对映映体体。 HO COOH H CH3 OH COOH H

2、 CH3 L(或或S)-(+ +)-乳乳酸酸 D(或或R)-(- -)-乳乳酸酸 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 （1） 含含两两个个不不同同的的手手性性碳碳的的化化合合物物 以以2,3,4-三三羟羟基基丁丁醛醛为为例例: CH2CH OHOH CH OH CHO H CHO OH CH2OH HOH H CHO HO CH2OH HHO H CHO HO CH2OH OHH H CHO OH CH2OH HOH 2 3 1 4 (a) (b) (c) (d) (2R,3R) (2S,3S) (2S,3R) (2R,3S) 结结构构式式中中2号号碳碳上上所所边边的的四四个个基基

3、团团的的优优先先顺顺序序为为： (a)与与(c)或或(d)、(b)与与(c)或或(d)间间彼彼此此不不成成镜镜像像关关系系的的立立体体 异异构构体体称称非非对对映映体体(diasteroisomer)。 - -OH - -CHO- -CHCH2OH OH - -H 赤赤藓藓糖糖（赤赤式式）苏苏阿阿糖糖（苏苏式式） 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 通通常常:含含两两个个不不同同的的*C的的对对映映异异构构体体的的数数目目有有4 个个； 含含n个个不不同同的的*C的的对对映映异异构构体体的的数数目目有有2n个个，可可 组组成成2n-1对对对对映映体体。 例例如如，葡葡萄萄糖糖分分子

4、子的的构构造造式式中中 有有4个个不不同同的的手手性性碳碳原原子子，其其 对对映映异异构构体体的的数数目目为为16个个，有有 8对对对对映映体体。葡葡萄萄糖糖只只是是其其中中 一一对对对对映映体体。 CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH 2OH * * * * （2）含含两两个个相相同同手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物 分分子子中中有有几几个个手手性性碳碳原原子子？ 这这些些手手性性碳碳原原子子有有什什么么特特点点？ 有有多多少少个个光光学学异异构构体体？ 例例如如，酒酒石石酸酸分分子子： HOOCCH OH CH OH COOH 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合

5、物物 酒酒石石酸酸 (a) (b) (c)与与(d)为为相相同同化化合合物物。 对对映映体体 内内消消旋旋体体（c=d） (2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2R,3S) H COOH OH COOH HOH H COOH HO COOH OHH (c) (d) OH COOH H COOH OHH HO COOH H COOH HOH 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 内内消消旋旋酒酒石石酸酸分分子子 对对称称面面 因因其其重重叠叠式式构构象象含含对对称称面面，对对位位交交叉叉式式构构象象含含对对称称 中中心心，是是非非手手性性分分子子。 u内内消消旋旋体体(meso)

6、：指指分分子子中中有有手手性性碳碳原原子子，但但分分 子子内内有有对对称称面面或或对对称称中中心心，因因此此分分子子无无手手性性， 即即无无对对映映异异构构和和旋旋光光性性。 H COOHHO H HOOCOH COOH OHH OHH COOH 对对称称中中心心 重重叠叠式式构构象象交交叉叉式式构构象象 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 用用构构象象分分析析说说明明内内消消旋旋体体时时，为为什什么么仅仅考考察察其其 重重叠叠式式构构象象就就能能判判断断分分子子是是否否有有手手性性呢呢？ 这这是是因因为为若若分分子子的的重重叠叠式式构构象象是是非非手手性性的的，它它的的对对 位位

7、交交叉叉式式构构象象因因存存在在对对称称中中心心也也是是非非手手性性的的，而而其其 它它各各种种构构象象虽虽然然有有手手性性，但但肯肯定定存存在在与与之之相相对对映映的的 互互为为镜镜像像关关系系的的构构象象。 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 内内消消旋旋酒酒石石酸酸的的两两个个邻邻位位交交叉叉式式构构象象，相相互互对对映映， 不不能能重重合合，有有手手性性。但但由由于于它它们们的的能能量量相相同同，存存 在在的的几几率率相相同同，室室温温下下又又不不能能分分离离，所所以以相相互互抵抵 消消了了旋旋光光性性，整整体体表表现现不不具具旋旋光光性性。 COOH H OH H COO

8、H HO COOH H H COOH OH OH HO 内内消消旋旋酒酒石石酸酸的的一一对对 构构象象对对映映体体 HOOCH HHO COOH 内内消消旋旋酒酒石石酸酸的的对对位位交交 叉叉式式构构象象（无无手手性性） 2. 含含两两个个手手性性碳碳的的化化合合物物 3 3. .含含三三个个手手性性碳碳的的化化合合物物 例例如如，五五碳碳醛醛糖糖： （1 1）含含三三个个不不相相同同C*的的化化合合物物 * H2CCH OH OH CH OH CH OH CHO * 五五碳碳（戊戊）醛醛糖糖分分子子中中含含有有三三个个不不同同的的手手性性碳碳原原 子子，所所以以它它有有2 23 3个个即即八

9、八个个光光学学异异构构体体；共共有有四四对对 对对映映体体共共有有四四对对对对映映体体。 3 3. .含含三三个个手手性性碳碳的的化化合合物物 CHO H H HOH OH CH2OH CHO H H HOH CH2OH HO HO HO (5) (6) (+)木木糖糖 CHO H H H OH CH2OH CHO H H HOH OH CH2OH HO HO HO (7) (8) (+)来来苏苏糖糖 CHO H H H OH OH OH CH2OH CHO H H H CH2OH HO HO HO (1) (2) (+)核核糖糖 CHO H H HOH OH CH2OH CHO H H HO

10、H CH2OH HO HO HO (3) (4) (+)阿阿拉拉伯伯糖糖 3 3. .含含三三个个手手性性碳碳的的化化合合物物 3、4中中C3(3r，3s)叫叫假假（伪伪）不不手手性性碳碳原原子子。 在在判判断断假假（伪伪）不不对对称称碳碳原原子子的的构构型型时时: 规规定定优优先先次次序序为为R S H H OH HO COOH COOH HO HH HOH HO COOH COOH HOH R RS S R S H H OH COOH COOH H H HOH HO COOH COOH HOH R r S s OH OH (2R,4R) 2S,4S (2R,3r,4S) (2R,3s,4S

11、) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 （2 2）含含有有三三个个C C* *但但是是两两个个C C* *相相同同的的化化合合物物 例例如如，三三羟羟基基戊戊二二酸酸: : * HOOCCH OH CH OH CH OH COOH * 3 3. .3 3. .4 4 含含手手性性碳碳化化合合物物的的对对映映异异构构 练练习习：已已知知化化合合物物M的的结结构构如如下下： 请请指指出出与与M互互为为对对映映体体的的是是（ ），互互非非对对映映体体 的的是是（ ），与与M为为同同一一结结构构的的是是（ ）。 HO COOH H ClH C

12、OOH M HO COOH H HCl COOH OH COOH H ClH COOH HO COOH H ClH COOH OH COOH Cl HH COOH AB CD 3 3. .3 3. .4 4 含含手手性性碳碳化化合合物物的的对对映映异异构构 练练习习：已已知知化化合合物物M的的结结构构如如下下： 请请指指出出与与M互互为为对对映映体体的的是是（ C ），互互非非对对映映体体 的的是是（ A ），与与M为为同同一一结结构构的的是是（ B ）。 HO COOH H ClH COOH M HO COOH H HCl COOH OH COOH H ClH COOH OH COOH H ClH COOH OH COOH Cl HH COOH AB CD