有機化學旋光異構PPT學習教案

1、會計學1有機化學旋光異構有機化學旋光異構旋光性旋光儀(polarimeter)第1頁/共46頁旋光性的表示方法: 旋光性-能旋轉偏振光的振動方向的性質叫旋光性 旋光性物質(或叫光活性物質)-具有旋光性的物質. 右旋物質-能使偏振光的振動方向向右旋的物質.通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. 左旋物質-能使偏振光的振動方向向左旋的物質.通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. 旋光度- 偏振光振動方向的旋轉角度.用“”表示.l第2頁/共46頁構造異構constitutional立體異構Stereo-碳鏈異構(如:丁烷/異丁烷)官能團異構(如:醚/醇)位置異構(如:辛醇/仲辛醇)構型異構conf

2、igurational構象異構conformational順反,Z、E異構旋光異構（對映異構）同分異構isomerism第3頁/共46頁 構造異構：分子式相同而分子中原子或基團連接順序不同立體異構：分子中原子的結合順序相同而原子或基團在空間相對位置不同對映異構：分子式和構造式相同，構型不同并呈鏡象對映關系的立體異構現(xiàn)象稱為對映異構，又稱旋光異構或光學異構。第4頁/共46頁一、 手性和對映體生活中的對映體(1)-鏡象沙漠胡楊第5頁/共46頁生活中的對映體(2) -鏡象井岡山風景桂林風情左右手互為鏡象第6頁/共46頁左手和右手不能疊合 左右手互為鏡象RCHCOOH NH2*第7頁/共46頁二、重要

3、概念1、手性碳原子：連接四個不同原子或基團的碳原子，稱為手性碳原子或不對稱碳原子，常用C*表示。2、手性：實物和鏡象不能重合的性質稱為手性。3、手性分子：具有手性的分子不能和它的鏡象重合，叫手性分子。4、非手性分子：能夠同它的鏡象重合的分子叫做非手性分子第8頁/共46頁5、對映體和非對映體：呈鏡象關系的一對立體異構體稱為對映異構體，簡稱對映體。不呈鏡象關系的一對立體異構體稱為非對映體。第9頁/共46頁 6、外消旋體：一對對映體的等量混合物稱為外消旋體，用“”表示。外消旋體是無旋光性的混合物，它可以拆分成等量的旋光方向相反的物質。(2R,3R) (2S,3S)第10頁/共46頁 7、內消旋體：分

4、子中含有相同的手性碳原子，分子內部存在對稱因素，從而使分子內部旋光性相互抵消的化合物稱為內消旋體，用“m”表示。內消旋體是一無旋光性的純物質，不能拆分。 第11頁/共46頁 手性物質一般都具有旋光性 判斷化合物是否具有旋光性和對映異構 就是看分子是否具有手性第12頁/共46頁有2重對稱軸的分子(2-丁烯)三、 分子的對稱性與手性的關系(1) 對稱軸(旋轉軸)第13頁/共46頁有對稱面的分子 (氯乙烷)(2) 對稱面(鏡面)第14頁/共46頁有對稱中心的分子(3) 對稱中心第15頁/共46頁() 旋轉90后得(), ()作鏡象得(), ()等于()有4重交替對稱軸的分子(4) 交替對稱軸(旋轉反

5、映軸)4第16頁/共46頁 在有機化學中,絕大多數(shù)非手性分子都具有對稱面或對稱中心,或者同時還具有4重對稱軸. 沒有對稱面或對稱中心,只有4重交替對稱軸的非手性分子是個別的. 對稱性與手性的關系:手性分子的一般判斷:只要一個分子既沒有對稱面,又沒有對稱中心,就可以初步判斷它是手性分子.第17頁/共46頁對映體是一對相互對映的手性分子,它們都有旋光性,兩者的旋光方向相反,但旋光能力是相同的.在有機化學中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手性分子旋光度很小);而非手性分子則沒有旋光性.第18頁/共46頁 含有一個手性碳原子的分子一定是手性分子；四、 含有一個手性碳原子的化合物的 對映異構WCXZYW

6、CXYZ鏡面第19頁/共46頁*外消旋體由等量的對映體相混合而成的混合物.CH3CHCOHOHOLactic acid乳酸第20頁/共46頁乳酸的分子模型和投影式 菲舍爾投影式:兩個豎立的鍵向紙面背后伸去的鍵; 兩個橫在兩邊的鍵向紙面前方伸出的鍵.五、 構型的表示法和構型的標記1、 構型的表示法（1）菲舍爾投影式在紙面上旋轉180不變；旋轉90或270或翻身鏡象第21頁/共46頁1.不能離開紙面翻轉。2.在紙面上轉動90。, 270 。，變成其對映體。3.在紙面上轉動180。構型不變。4.保持1個基團固定，而把其它三個基團順時針或逆時針地調換位置，構型不變。5. 任意兩個基團調換偶數(shù)次，構型不

7、變。6. 任意兩個基團調換奇數(shù)次，構型改變?？偨Y: Fischer投影式的轉換規(guī)則第22頁/共46頁dbaccbadabcab對映體a cd相同構型（1）（2）（3）對映體 舉例（對照模型）任意兩個基團調換偶數(shù)次，構型不變。相當與一個固定，另3個順時針調換位置。第23頁/共46頁（2）鍥形式比較直觀第24頁/共46頁2、構型的標記（1）DL法甘油醛（相對標記法）目前，糖類、氨基酸的構型仍采用D、L標記法，適合含一個C*的分子構型。D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛第25頁/共46頁(2) R-S標記法 把排在最后的基團d放在離觀察者最遠的位置，然后按先后次序觀察其他三個基團。幾即從最先的a開

8、始，經過b，再到c輪轉看。若輪轉方向是順時針的，則該手性碳原子的構型標記為“R”-（“右”的意思）；反之，標記為“S”（絕對標記法）第26頁/共46頁RS順時針反時針基團次序為：abcd第27頁/共46頁c 菲舍爾投影式中R-S標記法：基團次序為：abcd最小的基團d放在豎鍵上.順時針逆時針(一) 若標記分子的菲舍爾投影式中的d是在豎鍵上第28頁/共46頁基團次序為：abcd(二) 若標記分子的菲舍爾投影式中的d是在橫鍵上最小的基團d放在豎鍵上.最小的基團d放在橫鍵上.順時針逆時針第29頁/共46頁 (右旋): S-(+)-乳酸(左旋): R-(-)-乳酸第30頁/共46頁RS第31頁/共46

9、頁(2S, 3R) - 2, 3 - 戊二醇命名：將手性碳原子的位次連同構型寫在括號里：第32頁/共46頁例如：RS第33頁/共46頁* 這四種異構體中(I)和(II)是對映體;(III)和(IV)是對映體. (I)和(II)等量混合物是外消旋體；(III)和(IV)等量混合物也是外消旋體。六、含有多個手性碳原子化合物的立體異構第34頁/共46頁*這四種異構體中(I)和(II)是對映體;(III)和(IV)是同一種物質(它們可以相互疊合). I II III IV (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R)有些分子的立體異構數(shù)目少于2n這個最大數(shù)第35頁/共46頁以黑點為中

10、心在紙面上旋轉180第36頁/共46頁 所以,(III)和(IV)是同一種分子。 (III)既然能與其鏡象疊合，它就不是手性分子。因 此也沒有旋光性。這種物質叫 。內消旋體 內消旋體與外消旋體均無旋光性，但它們的本質不同.第37頁/共46頁2-氯丁烷七、 手性合成 由非手性分子合成手性分子時，產物是外消旋體。這種不經過拆分直接合成出具有旋光性的物質的方法，叫手性合成（或不對稱合成）。第38頁/共46頁八、 環(huán)狀化合物的立體異構看要考察的碳原子所在的環(huán)：左右是否具有對稱性，若無對稱性則相當于兩個不一樣的官能團，則該碳原子是手性碳原子。環(huán)狀化合物手性碳原子的判斷：薄荷醇的平面式有的環(huán)狀化合物雖有手

11、性碳原子，但分子可能是非手性的?。ㄈ鐑认w）幾個*？幾個光學異構體?8個第39頁/共46頁對映體對映體第40頁/共46頁 當?shù)谝缓偷谌齻€碳原子分別連有不同基團時,整個分子就是一個手性分子,因而有對映體存在:九* 、不含手性碳原子化合物的對映異構中間的C為sp雜化C第41頁/共46頁（補充）. 螺環(huán)化合物 類似于丙二烯型化合物C H3C O O HHH O O Ccda ba b c d,時，存在對映體第42頁/共46頁HOOCNO2COOHNO2NO2COOHNO2HOOC對映體兩個苯環(huán)不在一個平面 如果兩個苯環(huán)上的取代基分布不對稱,整個分子就具有手性.(6,6-二硝基-2,2-聯(lián)苯二甲酸) 這一對對映體實際上是構象異構體,它們的互相轉換只要通過鍵的扭轉,并不要對換取代基的空間位置.v基團的阻轉能力大?。篒2Br2Cl2CH3NO2COOHNH2OCH3OHFH第