《立體異構(gòu)》PPT課件.ppt

1、第十章 立體異構(gòu),第一節(jié) 構(gòu)象異構(gòu),一、乙烷的構(gòu)象和構(gòu)象異構(gòu) 構(gòu)象異構(gòu)：由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)使分子中的原子或原子團在空間產(chǎn)生不同的排列形式。 由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，乙烷可以有無數(shù)的構(gòu)象 優(yōu)勢構(gòu)象是交叉式,二、丁烷的構(gòu)象,對位交叉式 部分重疊式 鄰位交叉式 全重疊式,穩(wěn)定性順序： 對位交叉式 鄰位交叉式 部分重疊式 全重疊式,三、環(huán)己烷的構(gòu)象 （一）環(huán)己烷的構(gòu)象 保持正常鍵角，無角張力的構(gòu)象有船式和椅式。,椅式構(gòu)象為最穩(wěn)定構(gòu)象,（二）環(huán)己烷中的平鍵和直鍵 直鍵與分子對稱軸平行的鍵。簡稱a鍵。 平鍵與對稱軸成109.5O夾角的鍵。簡稱e鍵。,在環(huán)己烷中，每個碳原子都有一個a鍵和一個e鍵，當環(huán)己烷椅式構(gòu)

2、象相互翻轉(zhuǎn)時，a鍵和e鍵同時轉(zhuǎn)變。,（三）環(huán)己烷衍生物的構(gòu)象 1. 連有一個取代基 （1）取代在a鍵上 受到3a、5a上的H的擁擠， 產(chǎn)生斥力，能量升高。 （2）取代在e鍵上 無空間擁擠現(xiàn)象，無斥力 產(chǎn)生，穩(wěn)定性好。,四、十氫萘的構(gòu)象,十氫萘反式構(gòu)象比較穩(wěn)定，順反兩種構(gòu)象能量相差 8.7kJ mol-1 為書寫方便，十氫萘也常用平面式表示,第二節(jié) 順反異構(gòu),一、產(chǎn)生順反異構(gòu)的條件,分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素，如雙鍵或脂環(huán)。 每個不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子必須連有2個不同的原子或原子團。,順-1,2-環(huán)丙二甲酸 熔點137,反-1,2-環(huán)丙二甲酸 熔點178,二、順反異構(gòu)的命名,順反命名法 2個相同原子

3、或原子團處于 鍵或脂環(huán)平面同側(cè) 的異構(gòu)體稱為順式，處于異側(cè)的稱為反式。,Z、E命名法 先根據(jù)次序規(guī)則確定連接在雙鍵碳原子上的原子或原子團的大小順序。 當2個較大的原子或原子團在雙鍵的同側(cè)時，為Z構(gòu)型，在異側(cè)的為E構(gòu)型。 例子： 若ab，d e，則它們的構(gòu)型分別為,次序規(guī)則,與雙鍵直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列，序數(shù)大的為大基團；同位素按質(zhì)量大小排列（如D H） 如與雙鍵碳直接相連的2個原子相同，則向外延伸，比較其次相連原子的原子序數(shù)，以確定原子團的大小序數(shù)。 當與雙鍵相連的為不飽和基團時，如 ， 則看作碳2次與氧相連。例如,舉例,第三節(jié) 對映異構(gòu),對映異構(gòu)的定義,兩個分子成鏡面對稱，但又不能

4、完全重疊，我們把這兩個分子稱為一對對映體，它們成對映異構(gòu)（或旋光異構(gòu)）。,偏振光：僅在同一平面上振動的光,一、物質(zhì)的旋光性,旋光性：物質(zhì)可使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。具有旋光性的物質(zhì)叫旋光性物質(zhì)。（右旋體 、左旋體 -）,旋光性物質(zhì)使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的角度 即旋光度，用“”表示。,旋光度與什么有關(guān)呢？, (質(zhì)量濃度)增大， 也增大 L(測定管的長度)增大， 也增大 正比于 和L K L（K是比例常數(shù)） 我們定義K為比旋光度 , = /( L) , D為鈉光波長，T為 測量時的溫度。,測定比旋光的大小可以鑒別旋光性物質(zhì),二、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,（一）分子的手性與旋光性 手性：實物與鏡像不能

5、完全重疊的性質(zhì)叫手性。具有手性的分子叫手性分子。只有手性分子才有旋光異構(gòu)現(xiàn)象。 有機化合物分子具有手性 最普遍的因素有手性碳C* 手性碳原子是指連接4個 不同的原子或原子團的碳原子,乳酸有兩種構(gòu)型（如下），它們互為實物與鏡象，稱為對映體，等量的這兩種構(gòu)型的混合物稱為外消旋體。,1. 什么是外消旋體、對映體？,對映體的構(gòu)型一般采用費歇爾（Fisher）投影式表示： 主鏈放在豎鍵上，編號最小的碳原子放在上端。豎鍵連接的原子或原子團表示伸向紙的后方，橫鍵連接的原子或原子團表示伸向紙的前方。,2. 如何表示對映體的構(gòu)型？,實例展示,COOH CH3 H OH HO H 同一構(gòu)型 CH3 COOH H

6、CH3 COOH 構(gòu)型改變 OH,Fisher投影式只能在紙面上轉(zhuǎn)180，才不至于改變其構(gòu)型，不能在紙面上轉(zhuǎn)動90，不能離開紙面任意旋轉(zhuǎn)。只有把它轉(zhuǎn)化為立體結(jié)構(gòu)才能隨意旋轉(zhuǎn)。,一個分子有無手性主要看它是否有對稱面和對稱中心。,3. 如何判斷一個分子是否有手性？,有手性碳是物質(zhì)有手性的通常因素之一。有些分子盡管有手性碳，但他們沒有手性。 例如,右圖是酒石酸的一個異構(gòu)體 像這種分子，雖有手性碳，但因有對稱因素使旋光性在內(nèi)部抵消，成為無旋光物質(zhì)，稱為內(nèi)消旋體。,判斷一個分子是否有手性要看它有沒有對稱因素，而手性碳只是構(gòu)成分子具有手性的一個最通常的因素。,判斷下列分子有無旋光性,1. 相對構(gòu)型標記法

7、相對構(gòu)型：以甘油醛為標準人為規(guī)定的構(gòu)型 標記方法（D、L標記法）：以甘油醛的構(gòu)型為比較標準，人為的規(guī)定：C*的羥基投影在右邊的稱為D-型，在左邊的稱為L-型。其他物質(zhì)與之比較則可確定其構(gòu)型。 D-、L-表示的是化合物的構(gòu)型，并不表示旋光方向，旋光方向用（+）和（-）表示 旋光性物質(zhì)的旋光方向與構(gòu)型之間沒有固定的關(guān)系。 例如,（二）旋光異構(gòu)體構(gòu)型的標記方法,2 . R、S標記法： （1）將C*所連的四個基團按原子序數(shù)大小依次排列成序：abde（次序規(guī)則同Z、E命名法） （2）把原子序數(shù)最小的原子團e放在最遠端，其它原子團朝著觀察者。 （3）觀察a、b、d 的排列順序，呈順時針方向為R-構(gòu)型，呈逆

8、時針方向為S-構(gòu)型。 實例,3D示范,用R、S標記下列分子手性碳的構(gòu)型,（三）含多個手性碳異構(gòu)體的數(shù)目： 1. 當分子中含有n個不同的C*時，旋光異構(gòu)體的數(shù)目為2n個。 COOH COOH COOH COOH H Cl Cl H H Cl Cl H HO H H OH H OH HO H COOH COOH COOH COOH （2R，3S） （2S，3R） （2R，3R） （2S，3S） 互為對映異構(gòu)體 互為對映異構(gòu)體 互為非對映異構(gòu)體 氯羥丁二酸旋光異構(gòu)體數(shù)目為22=4,2. 當分子中含有兩個相同的C*時，旋光異構(gòu)體的數(shù)目少于2n個。 COOH COOH COOH COOH H OH HO H H OH HO H HO H H OH H OH HO H COOH COOH COOH COOH （1）（2R，3S） （2）（2S，3R） （3）（2R，3S） （4）（2S，3R） 對映異構(gòu)體 非對映異構(gòu)體 同一化合物 酒石酸對映異構(gòu)體數(shù)目為2 酒石酸異構(gòu)體數(shù)目為22 -1,（四）旋光異構(gòu)體的性質(zhì) 旋光異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同 一對對映異構(gòu)體除旋光方向相反外，其他