手性分子与手性碳原子演示

实验目的

理解手性分子的概念，会找出分子中的手性碳原子。

实验原理

连有四个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子。含手性碳原子的分子，其镜像与自身不能重合，这样的分子称为手性分子，互为镜像的两种分子互称对映异构体。例如乳酸 CH₃CH(OH)COOH 中间的碳原子连有 H、OH、CH₃、COOH 四种不同基团，是手性碳原子。

实验器材

• 乳酸分子模型
• CHFClBr 分子模型
• 分子的镜像
• 手性碳原子标记
• 甲烷、甘氨酸分子模型（对照）

实验步骤

1. 选择乳酸分子，观察中心碳原子连接的四个基团
2. 显示它的镜像，旋转后尝试使二者重合
3. 标出手性碳原子
4. 换成 CH₄、甘氨酸等分子，检查是否有手性碳原子
5. 总结手性分子的判断依据

实验现象与结论

乳酸分子与其镜像无论怎样旋转都不能完全重合，二者是对映异构体，乳酸是手性分子。CH₄ 和甘氨酸中没有连有四个不同基团的碳原子，没有手性碳原子，镜像可以重合，不是手性分子。

常见问题

什么样的碳原子是手性碳原子？

同时连有四个不同的原子或基团的饱和碳原子是手性碳原子。

甘氨酸有手性吗？

没有。甘氨酸的中心碳原子连有两个氢原子，不是手性碳原子。