旋光異構(gòu)pptPPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)ppt二、偏振光和物質(zhì)的旋光性二、偏振光和物質(zhì)的旋光性第1頁/共84頁1. 平面偏振光平面偏振光：只在一個(gè)平面上振動的光。Nicolprism 混合光的振動平面 單色光的振動平面 平面偏振光的振動平面 第2頁/共84頁第3頁/共84頁shade有旋光性物質(zhì)溶液有旋光性物質(zhì)溶液 light無旋光性物質(zhì)溶液無旋光性物質(zhì)溶液2. 物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性第4頁/共84頁 能使偏振光的振動平面轉(zhuǎn)動的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性旋光性，這種物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)旋光性物質(zhì)或或光活性物質(zhì)光活性物質(zhì)。 使偏光振動平面左旋的物質(zhì)稱左旋體左旋體（Dextrorotatory）；向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱右旋體

2、右旋體(Levorotatory)。旋光物質(zhì)使偏光振動平面旋轉(zhuǎn)的角度稱旋光度旋光度。測定旋光度的儀器旋光儀旋光儀。旋 光 儀 原 理 示 意 圖第5頁/共84頁 旋光度的大小取決于物質(zhì)的濃度、溫度、旋光管長度、光的波長及溶劑等因素，在溶劑、溫度、光源一定時(shí)，旋光度正比于濃度和旋光管長度，即c，l 。比旋光度比旋光度t：1mL含1g旋光性物質(zhì)的溶液，放在1dm（10 cm）長的樣品管中測得的旋光度即該物質(zhì)的比旋光度，即單位濃度、單位長度的旋光度。溶液中： t t / l c 對純液體，濃度c用密度表示。溫度t一般為室溫，光波波長常用鈉光D線（586.9 nm和589.3 nm）?！白笮笮保?/p>

3、“”表示； “右旋右旋”，用“+”表示。 如，t 92.80 ，表示該物質(zhì)在20水溶液、鈉光光源，比旋光度為左旋92.80。發(fā)酵乳酸 t 3.80 ，肌肉乳酸 t +3.80 第6頁/共84頁三、旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系第7頁/共84頁第8頁/共84頁判斷分子的手性：分子與其鏡像重合稱為非手性分子；分子與其鏡像不重合稱為手性分子。第9頁/共84頁CCH3HBrCCH2CH3BrHCH3CH2CH3 兩個(gè)分子為實(shí)物和鏡像的關(guān)系：彼此不能重合兩個(gè)分子為實(shí)物和鏡像的關(guān)系：彼此不能重合，如同人的左、右手一樣。，如同人的左、右手一樣。2溴丁烷分子模型示意圖溴丁烷分子模型示意圖第1

4、0頁/共84頁無對稱因素?zé)o對稱面無對稱中心旋光性 手性分子（不對稱分子）不對稱分子與不對稱碳原子不對稱分子與不對稱碳原子(手性碳原子手性碳原子)： Cadcba b c dC*第11頁/共84頁2. 對稱中心對稱中心HHOOCCH2HCOOHHHH2C對稱中心CH3CH3H COOHCOOHHHHCHHClClClCHCClH1. 對稱面對稱面第12頁/共84頁 既無對稱面也沒有對稱中心的，一般可判定為手性既無對稱面也沒有對稱中心的，一般可判定為手性分子。分子。 有對稱面、對稱中心的分子有對稱面、對稱中心的分子均可與其鏡象重疊，是均可與其鏡象重疊，是非手非手性分子；反之，為手性分子。性分子；反

5、之，為手性分子。 結(jié)論結(jié)論：第13頁/共84頁HCOOHOHCH3COOHHHOCH3乳酸的兩種構(gòu)型 互相呈實(shí)物與鏡像的關(guān)系，它們的熔點(diǎn)相同，酸性相同，一般化學(xué)性質(zhì)相同，比旋光度數(shù)也相同，只是旋光方向相反。這樣的異構(gòu)體叫光學(xué)對映體。光學(xué)對映體。 （+）-乳酸（-）-乳酸CHH3COHCOOH乳酸1. 對映異構(gòu)體和外消旋體對映異構(gòu)體和外消旋體四、含一個(gè)不對稱碳原子的旋光異構(gòu)體四、含一個(gè)不對稱碳原子的旋光異構(gòu)體第14頁/共84頁CCH3HOHCH2CH3COHCH3HH3CH2C 對映體對映體 對映體的特點(diǎn)：對映體的特點(diǎn)： 具有相同的分子構(gòu)造具有相同的分子構(gòu)造 兩者的關(guān)系為：實(shí)物與鏡像兩者的關(guān)系為

6、：實(shí)物與鏡像 不能相互重疊不能相互重疊 物理性質(zhì)相同，化學(xué)性質(zhì)相似物理性質(zhì)相同，化學(xué)性質(zhì)相似 手性分子一定有其對映體手性分子一定有其對映體 對映體也稱旋光異構(gòu)體對映體也稱旋光異構(gòu)體第15頁/共84頁第16頁/共84頁 等量的光學(xué)對映體混合時(shí)，左旋體所具有的旋光度，恰好被其右旋體抵銷，因此失去了旋光性。這種特殊的混合物，稱為外消旋體外消旋體。 （）表示外消旋體。第17頁/共84頁2. 費(fèi)歇爾（費(fèi)歇爾（Fisher）投影式）投影式第18頁/共84頁標(biāo)準(zhǔn)寫法標(biāo)準(zhǔn)寫法是把碳鏈寫在上下豎立的位置，并把氧化態(tài)較高的基團(tuán)放在碳鏈的上端，把其它的原子或基團(tuán)放在左右橫向位置。 COHHCOOHCH3投影原則是投

7、影原則是：把與手性碳原子結(jié)合的左右橫向的兩個(gè)鍵伸向手性碳原子的前面 ，即伸向觀察者；把上下 豎立的兩個(gè)鍵伸向手性碳原子的后面。 常稱為“橫前豎后橫前豎后”，即橫鍵朝前，豎鍵朝后的意思。 費(fèi)歇爾（費(fèi)歇爾（Fisher）投影式）投影式第19頁/共84頁COHHCOOHCH3HHOCH3COOHCHHOCOOHCH3HOHCH3COOH費(fèi)歇爾投影式寫法注意點(diǎn)：費(fèi)歇爾投影式寫法注意點(diǎn)：1. 投影式不能離開紙面旋轉(zhuǎn)。2. 投影式在紙面旋轉(zhuǎn)180和360，結(jié)構(gòu)保持不變。3. 投影式在紙面旋轉(zhuǎn)90和270，結(jié)構(gòu)變成它的對映體。4. 固定一個(gè)基團(tuán)，其他三個(gè)基團(tuán)依次旋轉(zhuǎn)，構(gòu)型不變。要求：要求：1.給出費(fèi)歇爾投影

8、式能想象出立體結(jié)構(gòu)。 2.立體結(jié)構(gòu)能用費(fèi)歇爾投影式表示。第20頁/共84頁Fishcher投影式具有嚴(yán)格的投影原則，不能隨意改變，應(yīng)用Fishcher投影式時(shí)，應(yīng)經(jīng)?？紤]到分子的立體結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意注意以下幾點(diǎn)： 投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)1800時(shí)，構(gòu)型不變，但旋轉(zhuǎn)900時(shí)，構(gòu)型改變成為其對映體。 H OHCH OCH2OH12 3H OCH2OHHH OCH2OH90CH OH 0 321CH2OHCH OOHHCH OHCH O32 321CH2OHCH OOHHHOHCH OCH2OH12 3180 02CH2OHHCH O13CH2OHOHHO第21頁/共84頁 投影式不能離開紙面旋轉(zhuǎn)。 取代基

9、的位置互換一次或奇數(shù)次，構(gòu)型改變成為其對映體；取代基的位置互換兩次或偶數(shù)次，構(gòu)型不變。如固定一個(gè)基團(tuán)，其余三個(gè)基團(tuán)依次作順時(shí)針或逆時(shí)針調(diào)換，構(gòu)型不變。 構(gòu)型改變 構(gòu)型不變 構(gòu)型改變HHOHCHOCH2OH12 3OHHCH2OHOHCH2OH 0 321CH2OHCHOOH180HCHOCHO123CH O12 321CH2OHCH OOHHCH2OHCH O12HOH3CH2OHHHO3HCH OOHHOCH2123第22頁/共84頁對映體的構(gòu)型也可用傘形式表示，形象直觀。但不便于表示含多個(gè)手性原子的分子。Exercises：將下列結(jié)構(gòu)表示為Fischer投影式： 321CH OHOHCH2

10、OH3OHHHOCH2CH2OHOH21CHOHCH O12 3CCCH3CCHOOHCH2CH3HHNH2COOHCH2PhCH2OHOHH第23頁/共84頁3. 構(gòu)型及其表示方法構(gòu)型及其表示方法 ,構(gòu)型構(gòu)型(相對構(gòu)型)表示法表示法 絕對構(gòu)型：原子或基團(tuán)在空間的真實(shí)排列。CCHOHCH2OHOHD - (+) - 甘油醛CCHOHOCH2OHHL -(-) -甘油醛第24頁/共84頁CCHOHCH2OHOHD -(+) - 甘油醛OCCOOHHCH2OHOHD -(-) -甘油酸CCOOHHCH3OHHD -(-) -乳酸構(gòu)型不一定是右旋，也不一定是左旋。構(gòu)型與旋光方向之間沒有簡單的聯(lián)系。

11、第25頁/共84頁,構(gòu)型表示法構(gòu)型表示法這種方法根據(jù)化合物的實(shí)際模型或投影式就能判定構(gòu)型。 命名原則：命名原則：它先按順序規(guī)則將與手性碳原子所連的 四個(gè)原子或基團(tuán)確定一個(gè)從大到小的優(yōu)先次序（如），然后讓次序最小的原子或基團(tuán)（）遠(yuǎn)離觀察者（向最小基團(tuán)方向觀察）若 的排列次序是順時(shí)針排列就稱為型順時(shí)針排列就稱為型，相反反時(shí)針排列反時(shí)針排列 的就稱為型。的就稱為型。 第26頁/共84頁第27頁/共84頁第28頁/共84頁COHHCOOHCH3R-乳酸R-乳酸COOHHCH3OHC*COOHCH3OHH觀察方向觀察方向 透視式第29頁/共84頁COOHHOCH3HC*HOOCH3CHHO觀察方向觀察方

12、向S-乳酸CCHOHCH2OHOHCCHOHOCH2OHHR-甘油醛S-甘油醛第30頁/共84頁HCH3ClC2H5HCl（2S，3R）2，3二氯戊烷 R/S 與與 D/L比較比較均表示構(gòu)型, R/S絕對構(gòu)型， D/L相對構(gòu)型含有多個(gè)不對稱碳原子時(shí)， D/L以最后一個(gè)不對稱碳 原子的構(gòu)型來定， R/S每一個(gè)都需標(biāo)明。 D/L表示法與/表示法沒有對應(yīng)關(guān)系 第31頁/共84頁第32頁/共84頁第33頁/共84頁COOHCOOHOHHClHCH3CH3H OHOHH（2R,3R）-2-羥基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-二羥基丁二醇第34頁/共84頁五、五、 含有兩個(gè)不對稱碳原子的旋光異構(gòu)體含

13、有兩個(gè)不對稱碳原子的旋光異構(gòu)體1. 含兩個(gè)不相同的不對稱碳原子含兩個(gè)不相同的不對稱碳原子HOCH2C*H-C*HCHOOHOH233C*HOCH2-CHCHO-H-OHOH2C*CHO-CHCH2OH-H-OHOH第35頁/共84頁HCHOOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHCHOOHCH2OHHOHIII(2R,3R)-(-)-赤蘚糖D-(-)-赤蘚糖(2S,3S)-(+)-赤蘚糖L-(+)-(2S,3R)-(-)-蘇阿糖D-(-)-(2R,3s)-(+)-蘇阿糖L-(+)-第36頁/共84頁和；和 是對映體和 或 ； 和或 是非對映體非對映體：不僅

14、旋光性不同，其它物理性質(zhì)不同， 化學(xué)性質(zhì)也不完全相同。 差向異構(gòu)體：差向異構(gòu)體：若含有n個(gè)不相同的不對稱碳原子,則有2n個(gè)旋光異構(gòu)體aRbRad赤型bRaRad蘇型第37頁/共84頁第38頁/共84頁2. 含兩個(gè)相同的不對稱碳原子含兩個(gè)相同的不對稱碳原子HOOC-CH-CH-COOHOH OH酒石酸HCOOHOHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHCOOHOHCOOHHOH(2R,3S)(2S,3R)(2S,3S)(2R,3R)和是相同化合物和是對映體內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體 ：含有不對稱碳原子的非手性分子，用meso表示。第39頁/共84頁第40頁/共84頁酒石酸

15、熔點(diǎn)/ 溶解度/g(100g水)-1相對密度（d20）pKa1pKa2（R,R)酸170+121391.7602.934.32（S,S)酸170-121391.7602.934.32Meso-酸140無1251.6673.114.80（）酸206無20.61.6802.964.2425 D第41頁/共84頁六、含有不對稱碳原子的環(huán)狀化合物六、含有不對稱碳原子的環(huán)狀化合物 HHbbaH*HHaHbb*第42頁/共84頁HHbHaH*HHaHbH*HHaHHb*HHHbaH*第43頁/共84頁HHHaaH*HHaHHa*HHaHaH第44頁/共84頁七、不含不對稱碳原子化合物的旋光異構(gòu)七、不含不對

16、稱碳原子化合物的旋光異構(gòu)有少數(shù)旋光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中并不含不對稱碳原子，但整個(gè)分子是手性分子，也具有旋光性。 1.取代的丙二烯型化合物取代的丙二烯型化合物 CCCabdc第45頁/共84頁2，3-戊二烯第46頁/共84頁第47頁/共84頁NO2COOHNO2COOHNO2COOHNO2COOH第48頁/共84頁第49頁/共84頁4.含手性面化合物含手性面化合物第50頁/共84頁5. 含手性雜原子的化合物的對映異構(gòu)現(xiàn)象含手性雜原子的化合物的對映異構(gòu)現(xiàn)象第51頁/共84頁第52頁/共84頁2 投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)1800時(shí)，構(gòu)型不變，但旋轉(zhuǎn)900時(shí)，構(gòu)型改變成為其對映體。 H OHCH OCH2OH12

17、3H OCH2OHHH OCH2OH90CH OH 0 321CH2OHCH OOHHCH OHCH O32 321CH2OHCH OOHHHOHCH OCH2OH12 3180 02CH2OHHCH O13CH2OHOHHO1. 制作模型。第53頁/共84頁3 取代基的位置互換一次或奇數(shù)次，構(gòu)型改變成為其對映體；取代基的位置互換兩次或偶數(shù)次，構(gòu)型不變。如固定一個(gè)基團(tuán)，其余三個(gè)基團(tuán)依次作順時(shí)針或逆時(shí)針調(diào)換，構(gòu)型不變。 構(gòu)型改變 構(gòu)型不變 構(gòu)型改變CH O12 321CH2OHCH OOHHCH2OHCH O12HOH3CH2OHHHO3HCH OOHHOCH2123 321CH OHOHCH2

18、OH3OHHHOCH2CH2OHOH21CHOHCH O12 34. 確定構(gòu)型。第54頁/共84頁HHCH3COOHBr2HBrCH3COOHBrHCH3COOH+第55頁/共84頁第56頁/共84頁第57頁/共84頁第58頁/共84頁(1)酸堿的拆分第59頁/共84頁第60頁/共84頁第61頁/共84頁如何拆分? 第62頁/共84頁第63頁/共84頁(CH3)2CHCH2CHOHCOOHOHOHCH2CNH2CH3COOH第64頁/共84頁NNOOOHHO第65頁/共84頁第66頁/共84頁第67頁/共84頁第68頁/共84頁 在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，兩種方法結(jié)果相等。若ee或OP為90%，則對映體比例為95:5。第69頁/共84頁第70頁/共84頁第71頁/共84頁第72頁/共84頁第73頁/共84頁第74頁/共84頁1、雙分子親核取代反應(yīng)（、雙分子親核取代反應(yīng)（SN2）歷程歷程OHCHHH+Br慢慢CBrHOHHHCHOHHH+ Br快特點(diǎn)特點(diǎn) 舊鍵的斷裂和新鍵的形成是同步的若是不對稱碳原子，則構(gòu)型發(fā)生瓦爾登反轉(zhuǎn)，瓦爾瓦爾登翻轉(zhuǎn)是登翻轉(zhuǎn)是SN2反應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志反應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志。HBrC2H5CH3NaOH,H2OSN2RHOHC2H5CH3S第75頁/共84頁中間體是碳正離子，構(gòu)型發(fā)生外消旋化構(gòu)型發(fā)生外消旋化CABDXCABDX+平面結(jié)構(gòu)CABDNuCABDNu50%保持50