結(jié)構(gòu)化學(xué)課件第4章

1、目標(biāo)目標(biāo): 從對(duì)稱的觀點(diǎn)研究分子立體構(gòu)型（幾何構(gòu)從對(duì)稱的觀點(diǎn)研究分子立體構(gòu)型（幾何構(gòu)型）和能量構(gòu)型型）和能量構(gòu)型 ( 電子構(gòu)型電子構(gòu)型 ) 的特性。的特性。 根據(jù)根據(jù): 對(duì)稱性的世界對(duì)稱性的世界 宏觀世界宏觀世界-植物植物, 樹葉樹葉; 動(dòng)物動(dòng)物; 昆蟲昆蟲; 人體人體 微觀世界微觀世界-電子云電子云; 某些分子某些分子 概念概念: 對(duì)稱：一個(gè)物體包含若干等同部分，對(duì)對(duì)稱：一個(gè)物體包含若干等同部分，對(duì)應(yīng)部分相等。應(yīng)部分相等。韋氏國際詞典：韋氏國際詞典： 分界線或平面兩側(cè)各部分在大小、分界線或平面兩側(cè)各部分在大小、形狀和相對(duì)位置中的對(duì)應(yīng)性。適當(dāng)?shù)幕蛐螤詈拖鄬?duì)位置中的對(duì)應(yīng)性。適當(dāng)?shù)幕蚱?衡 的 比

2、 例 ， 由 這 種 和 諧 產(chǎn) 生 的平 衡 的 比 例 ， 由 這 種 和 諧 產(chǎn) 生 的 形式的美。形式的美。 分子對(duì)稱性：是指分子中所有相同類型的原子在平衡構(gòu)型時(shí)分子對(duì)稱性：是指分子中所有相同類型的原子在平衡構(gòu)型時(shí) 的空間排布是對(duì)稱的。的空間排布是對(duì)稱的。群論：群論：是數(shù)學(xué)抽象，是化學(xué)研究的重要工具。是數(shù)學(xué)抽象，是化學(xué)研究的重要工具。根據(jù)分子的對(duì)稱性可以：根據(jù)分子的對(duì)稱性可以： 了解物體平衡時(shí)的幾何構(gòu)型了解物體平衡時(shí)的幾何構(gòu)型, 分子中原子的平衡位置；分子中原子的平衡位置； 表示分子構(gòu)型，簡(jiǎn)化描述；簡(jiǎn)化計(jì)算；指導(dǎo)合成；表示分子構(gòu)型，簡(jiǎn)化描述；簡(jiǎn)化計(jì)算；指導(dǎo)合成； 平衡構(gòu)型取決于分子的能

3、態(tài)平衡構(gòu)型取決于分子的能態(tài), 據(jù)此了解、預(yù)測(cè)分子的性質(zhì)。據(jù)此了解、預(yù)測(cè)分子的性質(zhì)。 HCN 基態(tài)CHNExcited State鍵長(zhǎng)、鍵角有變化例：例：對(duì)稱操作：對(duì)稱操作：使分子處于等價(jià)構(gòu)型的某種運(yùn)動(dòng)。使分子處于等價(jià)構(gòu)型的某種運(yùn)動(dòng)。不改變物體內(nèi)部任何兩點(diǎn)間的距離而不改變物體內(nèi)部任何兩點(diǎn)間的距離而使物體復(fù)原的操作。使物體復(fù)原的操作。 復(fù)原就是經(jīng)過操作后，物體中每一點(diǎn)都放在復(fù)原就是經(jīng)過操作后，物體中每一點(diǎn)都放在周圍環(huán)境與原先相似的相當(dāng)點(diǎn)上，無法區(qū)別是操周圍環(huán)境與原先相似的相當(dāng)點(diǎn)上，無法區(qū)別是操作前的物體還是操作后的物體。作前的物體還是操作后的物體。對(duì)稱操作對(duì)稱操作旋轉(zhuǎn)、反映、反演、旋轉(zhuǎn)、反映、反演

4、、象轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。象轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。算符表示算符表示 nnhvnIEiSC,基本對(duì)稱操作：基本對(duì)稱操作：旋轉(zhuǎn)和反映。旋轉(zhuǎn)和反映。對(duì)稱元素：對(duì)稱元素：完成對(duì)稱操作所關(guān)聯(lián)的幾何元素（點(diǎn)、線、面及其組合）完成對(duì)稱操作所關(guān)聯(lián)的幾何元素（點(diǎn)、線、面及其組合）旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸， 鏡面，對(duì)稱中心，映軸，反軸鏡面，對(duì)稱中心，映軸，反軸 符號(hào)符號(hào) 基本對(duì)稱元素：基本對(duì)稱元素：對(duì)稱軸和對(duì)稱面對(duì)稱軸和對(duì)稱面nnhvnIEiSC,1. 旋轉(zhuǎn)操作和對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)操作和對(duì)稱軸 CnN旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)2 /3 等價(jià)于旋轉(zhuǎn)等價(jià)于旋轉(zhuǎn)2 (復(fù)原復(fù)原) 基轉(zhuǎn)角基轉(zhuǎn)角 =360 /nC3 三重軸，逆時(shí)針。三重軸，逆時(shí)針。操作操作3C100010001i算

5、符操作可用矩陣表示，如：2 反映操作和對(duì)稱面反映操作和對(duì)稱面,鏡面鏡面 zyxzyxxz)( 100010001)( xz1H2H3O3O1H2H數(shù)學(xué)表示：矩陣表示數(shù)學(xué)表示：矩陣表示對(duì)稱面也即鏡對(duì)稱面也即鏡(mirror)面面xyz(x, y, z)(x, -y, z)一般一般 xy為為 h垂直主軸的垂直主軸的 面面 xz， yz為為 v通過主軸的通過主軸的 面面E2為奇數(shù)）（為偶數(shù)）nnEn( d 包含主軸且等分兩個(gè)副軸夾角包含主軸且等分兩個(gè)副軸夾角 的對(duì)稱面的對(duì)稱面 HHO v1 v2C2C2d作，不動(dòng)操作。稱為主操作，即恒等操E3. 反演操作與對(duì)稱中心，反演操作與對(duì)稱中心，i (inve

6、rsion) zyxzyxi100010001i表示矩陣表示矩陣二氯乙烷二氯乙烷C2H4Cl2ClHHClHHiiEinn,122)()(為奇數(shù)為偶數(shù)ninEin4. 旋轉(zhuǎn)反演操作和反軸旋轉(zhuǎn)反演操作和反軸In反軸反軸nnCiIn為奇，為奇，2n個(gè)操作，個(gè)操作，Cnin為偶，為偶，4倍數(shù)，倍數(shù)，In（Cn/2）非非4倍數(shù)，倍數(shù)，Cn/2 hEICiICIiICICiI ; ; ; ; ; 63235313433323231313例如，EICiICICiI ; ; ; 44343412241414EICICIICICI ; ; ; ; ; 661356234636132623165. 旋轉(zhuǎn)反映操作

7、和映軸（象轉(zhuǎn)軸）旋轉(zhuǎn)反映操作和映軸（象轉(zhuǎn)軸）Sn 例：例：CH4Sn是非真旋轉(zhuǎn)操作，為非真軸是非真旋轉(zhuǎn)操作，為非真軸復(fù)合對(duì)稱操作復(fù)合對(duì)稱操作，復(fù)合對(duì)稱元素，復(fù)合對(duì)稱元素nhnCSiCSCSCSCSiSShhh3655243321 ; ; ; ; ; 獨(dú)立，包含當(dāng)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，為奇數(shù)時(shí)，Sn：Sn1,Sn2,Sn2n 2n個(gè)對(duì)稱操作個(gè)對(duì)稱操作 n個(gè)個(gè)Cn，n個(gè)個(gè) hCn， Cn h當(dāng)當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，為偶數(shù)時(shí)，Sn：Sn1,Sn2,Snn n個(gè)對(duì)稱操作個(gè)對(duì)稱操作n為為4倍數(shù)：倍數(shù)： Sn，（，（ Cn/2 ）獨(dú)立操作獨(dú)立操作n為非為非4倍數(shù)：倍數(shù)：Cn/2 + i奇數(shù)：操作加倍，有兩個(gè)對(duì)稱元素；奇數(shù)

8、：操作加倍，有兩個(gè)對(duì)稱元素；4倍數(shù)：獨(dú)立操作，只有一個(gè)對(duì)稱元素；倍數(shù)：獨(dú)立操作，只有一個(gè)對(duì)稱元素；非非4倍數(shù)倍數(shù) ： 有兩個(gè)對(duì)稱元素。有兩個(gè)對(duì)稱元素。 Sn與與In關(guān)系關(guān)系習(xí)題習(xí)題P216:1,3,4,6iCISCSICISiCSIISSICISiCSIiISSIISiSI33633651055105444436336312122121 負(fù)號(hào)代表逆操作，即沿原來的操作退回去的操作。負(fù)號(hào)代表逆操作，即沿原來的操作退回去的操作。1. 群：群：按一定的運(yùn)算規(guī)則，相互聯(lián)系的一些元素的集合。按一定的運(yùn)算規(guī)則，相互聯(lián)系的一些元素的集合。其中的元可以是操作、矩陣、算符或數(shù)字等。其中的元可以是操作、矩陣、算符

9、或數(shù)字等。構(gòu)成群的條件：構(gòu)成群的條件：EAAAAAAEEACBACBAGCBAGBGA )4(; ) 3(;)()( )2(; , , ) 1 (逆操作：主操作：結(jié)合率：則封閉性：若 點(diǎn)群：點(diǎn)群：有限分子的對(duì)稱操作群。點(diǎn)操作，所有對(duì)稱元素至少有限分子的對(duì)稱操作群。點(diǎn)操作，所有對(duì)稱元素至少交于一點(diǎn)，有限性。交于一點(diǎn)，有限性。2. 群的乘法表：群的乘法表： 如果知道群的元素為如果知道群的元素為 n，其所有可能的乘積為，其所有可能的乘積為 n2 ，則此群被完，則此群被完全而唯一地確定。全而唯一地確定。n為群的階數(shù)，即為群的階數(shù)，即物體中等同部分的數(shù)目物體中等同部分的數(shù)目。 把群元素的乘積列為表，則得

10、到乘法表。設(shè)列元素為把群元素的乘積列為表，則得到乘法表。設(shè)列元素為A，行元，行元素為素為B，則乘積為，則乘積為AB，列列行行，行元素，行元素B先作用，列元素先作用，列元素A后作用。后作用。例：例：H2O ,對(duì)稱元素，對(duì)稱元素，C2， v， v 對(duì)稱操作對(duì)稱操作 ECvv, , ,2ECCEECCEvvvvvvvv22222vvCE2vvCEC2vvvC2屬4階群例：例：NH3 ,對(duì)稱元素，對(duì)稱元素，C3， va， vb , vc 對(duì)稱操作對(duì)稱操作cvbvavCCE,2313C3vavbvc 每個(gè)元素在同一行（同一列）中只出現(xiàn)一次。兩實(shí)操作和每個(gè)元素在同一行（同一列）中只出現(xiàn)一次。兩實(shí)操作和兩虛

11、操作的乘積都是實(shí)操作；一實(shí)一虛的乘積為虛操作。兩虛操作的乘積都是實(shí)操作；一實(shí)一虛的乘積為虛操作。cvbvavCCE 2313vC3cvbvavCCE2313ECCCECCCECECECCCCEbvavcvavcvbvcvbvavavcvbvbvavcvcvbvav231313232313132323132313屬6階群3. 對(duì)稱元素的組合：對(duì)稱元素的組合：兩個(gè)對(duì)稱元素組合必產(chǎn)生第三個(gè)對(duì)稱元素。兩個(gè)對(duì)稱元素組合必產(chǎn)生第三個(gè)對(duì)稱元素。積積（對(duì)稱操作的積）：一個(gè)操作產(chǎn)生的結(jié)果與其它兩個(gè)操作連續(xù)（對(duì)稱操作的積）：一個(gè)操作產(chǎn)生的結(jié)果與其它兩個(gè)操作連續(xù) 作用的結(jié)果相同，則此操作為其它兩個(gè)操作的積。作用的結(jié)

12、果相同，則此操作為其它兩個(gè)操作的積。 積就是對(duì)稱操作的連續(xù)使用。積就是對(duì)稱操作的連續(xù)使用。C =AB（3）Cn軸與一個(gè)軸與一個(gè) v 組合組合 ，則必有則必有n個(gè)個(gè) v 交成交成2 /2n的夾的夾角。角。 （旋轉(zhuǎn)與反映的乘積是（旋轉(zhuǎn)與反映的乘積是n個(gè)反映）個(gè)反映）（2）相互交成）相互交成2/2n角的兩個(gè)鏡面，其交線必為一角的兩個(gè)鏡面，其交線必為一 n次軸次軸Cn。 （兩個(gè)反映的乘積是一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作）（兩個(gè)反映的乘積是一個(gè)旋轉(zhuǎn)操作）C2C2Cn兩個(gè)兩個(gè)C2的乘積（交角為的乘積（交角為 ）是一個(gè)垂直于）是一個(gè)垂直于 C2軸軸平面的轉(zhuǎn)動(dòng)平面的轉(zhuǎn)動(dòng)Cn（n=2 /2 ）。）。推論：推論：Cn垂直的垂直的C

13、2 n個(gè)個(gè)C2（1）兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的乘積必為另一個(gè)旋轉(zhuǎn)）兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的乘積必為另一個(gè)旋轉(zhuǎn) 乘積：乘積：xyz（4）偶次旋轉(zhuǎn)軸和與它垂直的鏡面的組合）偶次旋轉(zhuǎn)軸和與它垂直的鏡面的組合 一個(gè)偶次軸與一個(gè)垂直于它的鏡面組合，必定在交一個(gè)偶次軸與一個(gè)垂直于它的鏡面組合，必定在交點(diǎn)上出現(xiàn)一個(gè)對(duì)稱中心；一個(gè)偶次軸與對(duì)稱中心組合，點(diǎn)上出現(xiàn)一個(gè)對(duì)稱中心；一個(gè)偶次軸與對(duì)稱中心組合，必有一垂直于該軸的鏡面；對(duì)稱中心與一鏡面組合，必必有一垂直于該軸的鏡面；對(duì)稱中心與一鏡面組合，必有一垂直于該鏡面的偶次軸。有一垂直于該鏡面的偶次軸。1)(2)(21)(2)(21)(2)(2znznxyxyznznzxynznxyCCiiCiC

14、iCC習(xí)題P216：7,8,10,12將分子按其對(duì)稱性分為點(diǎn)群將分子按其對(duì)稱性分為點(diǎn)群分子點(diǎn)群分子點(diǎn)群分子對(duì)稱元分子對(duì)稱元素的組合素的組合分子為有限圖形，其質(zhì)心對(duì)所有對(duì)稱元素必須為不變的分子為有限圖形，其質(zhì)心對(duì)所有對(duì)稱元素必須為不變的,分子所有對(duì)稱元素必須至少通過一點(diǎn)，故稱分子點(diǎn)群分子所有對(duì)稱元素必須至少通過一點(diǎn)，故稱分子點(diǎn)群分子點(diǎn)群的分類：分子點(diǎn)群的分類：5 類，類，16 個(gè)群個(gè)群1. 無軸群無軸群無無Cn軸或軸或Sn軸的群，如軸的群，如 C1，Ci，Cs群群1) C1群群：元素：元素 E；操作操作EC1 group = E，分子完全不對(duì)稱，分子完全不對(duì)稱群的階群的階(order)1HCCl

15、BrF一氟一氯一溴甲烷一氟一氯一溴甲烷2) Ci 群群：元素：元素 E, i；操作；操作 ，階為，階為2Ei3) Cs 群群：元素：元素 E, ；操作；操作EBrClHFClFHCl二氟二氯乙烷OHCl沒有其它對(duì)稱元素的平面分子沒有其它對(duì)稱元素的平面分子判斷分子構(gòu)型判斷分子構(gòu)型價(jià)電子對(duì)互斥價(jià)鍵理論分子構(gòu)型取決于成鍵時(shí)采取何種雜化形式分子構(gòu)型取決于成鍵時(shí)采取何種雜化形式雜化形式取決于雜化形式取決于 鍵和孤對(duì)電子對(duì)鍵和孤對(duì)電子對(duì)HOHHOHHOClHOCl2. 單軸群?jiǎn)屋S群僅含一個(gè)僅含一個(gè)Cn軸或軸或Sn軸的群，如軸的群，如 Cn，Cnv，Cnh, Sn群群1) Cn群群 n 2（分子只有一個(gè)對(duì)稱

16、元素 n 重旋轉(zhuǎn)軸 Cn） 元素：元素：E，Cn 操作：操作：11,nnnCCE階數(shù)：階數(shù)：nHClHHClHClHHHClHC2OOHHC2過氧化氫過氧化氫C2軸平分二面角。軸平分二面角。2) Cnv群群 產(chǎn)生：產(chǎn)生：Cn + n v元素：元素：Cn群群n v操作：操作：vknnnkCE),1, 1(, 階數(shù)：階數(shù)：2nOHHC2H2ONHHHC3NH3ClClOOCCClHClHOXeFFFFFFFF v3) Cnh群群 產(chǎn)生：Cn + h元素：Cn群h (Cn,h)(Sn)(n為even i) 操作：) 1, 1(,),1, 1(,nlCnkCElnhhkn階數(shù)：2nnSn) 1(個(gè)對(duì)稱

17、操作的積仍是群的元素。不重復(fù)的新的操作。 CnCn=CnEh= hCn h=Sni(n為偶)BOOOHHHC3h=E,C3,C32,h,S3,S35CCHFFH反二氟乙烯i=S2=C2hC2h=E,C2, h,i4) Sn群群(n=4,6,8,).S2n(Cn)分子中只包含一個(gè)映軸（或反軸）的點(diǎn)群，只有少數(shù)分子屬于此點(diǎn)群。分子中只包含一個(gè)映軸（或反軸）的點(diǎn)群，只有少數(shù)分子屬于此點(diǎn)群。 元素：元素：Sn操作：操作：) 1, 1(,nkSEkn階數(shù)：階數(shù)：nnoddfornevenforEShnnNCH3H3CH3CCH3S4E, S41, S42, S43 E, hC41,C21, hC43hn

18、nhnCCSh33i2s1CSCSCS,4ni)ii) n為奇數(shù)時(shí)為奇數(shù)時(shí)nhnhnnnnnhnnCCSSSS111 hCn既有既有Cn，又有，又有 h階且nSSSSSnnnnnnnn2,212為不獨(dú)立的，即是為不獨(dú)立的，即是Cnh群群例：例：S3=E,S31, S32, S33, S34, S35 =E,C31, C32, h, S31, S35=C3hiii) n為偶數(shù)但不是為偶數(shù)但不是4的倍數(shù)時(shí)，的倍數(shù)時(shí)，屬屬Cn/2h點(diǎn)群。點(diǎn)群。iv) n為為4的倍數(shù)時(shí)的倍數(shù)時(shí)Sn是獨(dú)立的。是獨(dú)立的。(i) n=4k 有C2軸而沒有i，有半軸224224CCSkkkhkk(ii) n=4k+2 有 i

19、 而沒有C2軸，有半軸iCCShkkhkk212241224S2n-1=C(2n-1)hS2n(Ch)S4k(C2)S4k+2(i)S1=CsS2=CiSn 總總 結(jié)結(jié)3. 二面體群二面體群有一個(gè)有一個(gè)Cn軸和軸和n個(gè)垂直于個(gè)垂直于Cn的的C2軸，軸， Dn，Dnh，Dnd1) Dn群群元素 E，nC2Cn操作212,CnCCCEnnnn階 2nC2C2D2群，扭歪的乙烯222,CCCEC2C2C2CnD3：三二乙胺絡(luò)鈷離子螯合物：三二乙胺絡(luò)鈷離子螯合物Co(NH2CH2CH2NH2)33+N4N1N3N6N5N2C2C2C2233 ,2 ,CCEDn分子很少見分子很少見C2C2H2CCH2O

20、H2COCH2C2C2CH2CH2OH2CH2CO2) Dnh群群 生成生成 nC2 Cn+ h元素：元素： E，Cn，nC2， h操作：操作：)(),(,2121hvhnnnnnnnnCnCSSCnCCE階數(shù)：階數(shù)：4nC2D2hD3h重疊式乙烷重疊式乙烷E,C2,2C2, h,i,2 vE,2C3,2S3, 3C2,3 v hD5hFeE,5C6,5S6, 6C2,6 v hD6h特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1） Cn hSn, Cn就是就是Sn（2） C2 h n個(gè)個(gè)Cv, n個(gè)個(gè)Cv通過通過Cn（3） n為偶數(shù)時(shí)有為偶數(shù)時(shí)有ixyz hzyxzyxzyxCzyxCxzvxhx)()(2)(2 元素：

21、元素： E，Cn，nC2， h操作：操作：)(,),(,2211hvhnnnnnnnnCnCnCSSCCE3) Dnd群群 生成生成 Dn+n d d ：平分相鄰兩個(gè)：平分相鄰兩個(gè)C2軸之間的夾角軸之間的夾角操作：操作：122221,nnndnnnSSnCnCCE常見常見D2dD5dCCC丙二烯丙二烯聯(lián)苯聯(lián)苯螺壬烷螺壬烷C2 d完全正交叉的乙烷完全正交叉的乙烷Fe正交叉構(gòu)象的二茂鐵正交叉構(gòu)象的二茂鐵（1） 有有C2, dS2n, Cn就是就是Sn（2） n為奇數(shù)時(shí)有為奇數(shù)時(shí)有i（3） 沒有沒有 h比較比較Dnh與與DndDnhDnd h垂直于主軸垂直于主軸 d過主軸過主軸SnS2ni(偶偶)i

22、(奇奇)CCC環(huán)丙烷環(huán)丙烷反乙烷反乙烷E,2C3,3C2, h,3 v,S31,S35E,2C3,3C2, 3 d,S61,i,S65特點(diǎn)：特點(diǎn)：CnvCnhDnhDnd無無 h上下不一樣上下不一樣無無 v左右或前后不對(duì)應(yīng)左右或前后不對(duì)應(yīng)全有全有最對(duì)稱最對(duì)稱有有S2n, 無無 h旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)nhdvhSCCC24224. 高對(duì)稱群高對(duì)稱群含有二個(gè)以上高次軸含有二個(gè)以上高次軸Cn(n 2)的點(diǎn)群的點(diǎn)群TThTdOOhIId高對(duì)稱群的對(duì)稱特征與正多面體的對(duì)稱性相對(duì)應(yīng)高對(duì)稱群的對(duì)稱特征與正多面體的對(duì)稱性相對(duì)應(yīng) (platons polyhydrons)正多面體：面為彼此相等的正多邊形正多面體：面

23、為彼此相等的正多邊形正四面體正四面體正六面體正六面體正八面體正八面體正十二面體正十二面體正二十面體正二十面體正四面體正六面體正八面體正十二面體正二十面體面面棱棱角角群群464Td6128Oh8126Oh123020Id203012IdC60：12個(gè)五邊形，個(gè)五邊形，20個(gè)六邊形，個(gè)六邊形，32面體，面體，Id群群C70：12個(gè)五邊形，個(gè)五邊形，25個(gè)六邊形個(gè)六邊形2) O群：群：Oh的純旋轉(zhuǎn)子群的純旋轉(zhuǎn)子群元素：元素：3個(gè)個(gè)C4，4個(gè)個(gè)C3，6個(gè)個(gè)C2 階群246 ,4 ,4 ,3 ,3 ,3 ,2231323414CCCCCCEO Oh群（八面體分子）群（八面體分子）O+ h（ C4） 元素

24、：元素：3C4，4C3，6C2， 3 h， 6 d，3S4，4S6，i階群48,4 ,4 ,3 ,3,6 ,3 , 6 ,4 ,4 ,3 ,3 ,3 ,561634142231323414iSSSSCCCCCCEOdhh h dC4C33) I群群元素：元素：6個(gè)個(gè)C5，10個(gè)個(gè)C3，15個(gè)個(gè)C2 階群60,15,210,)46(235ECCCI階群120,20,24, 15,15,20,24,610235iSSCCCEId12硼烷硼烷(B12H12)BBBBBBBBBBBB5. 線性分子線性分子（非折疊）（非折疊）C v：CO，HCN，NO，HClC 軸，軸，vD h：CO2，O2，N2C

25、，v， h，i， C26. 點(diǎn)群的系統(tǒng)鑒別法點(diǎn)群的系統(tǒng)鑒別法(1) 特殊群？特殊群？ a.直線分子？直線分子？ C b. h (i)(2) 高階群？高階群？(3) Cn軸軸1) T群：群：Td的純旋轉(zhuǎn)子群的純旋轉(zhuǎn)子群元素：元素：3個(gè)個(gè)C2，4個(gè)個(gè)C3 階群124 ,4 ,3 ,2332CCCET Td群（四面體分子）群（四面體分子）T+ d（通過（通過C2, 平分平分C3夾角）夾角） 元素：元素：3個(gè)個(gè)C2，4個(gè)個(gè)C3，3個(gè)個(gè)S4 (I4)， 6個(gè)個(gè) d階群246 ,3 ,3 ,4 ,4 ,3 ,34142332ddSSCCCETCH4（P4、SO42）C3C2C2 d dC2 (S4)C33

26、C2：對(duì)邊中點(diǎn)連線（：對(duì)邊中點(diǎn)連線（3S4）4C3：頂角與對(duì)面心連線：頂角與對(duì)面心連線6 d：通過一個(gè)：通過一個(gè)C2軸，平分兩個(gè)軸，平分兩個(gè)C3軸夾角軸夾角 d個(gè)數(shù)：個(gè)數(shù)：C426（n為奇數(shù)時(shí)有為奇數(shù)時(shí)有i，Td，n=2，無無i）1. 分子的旋光性分子的旋光性O(shè)ptical Activity：物質(zhì)對(duì)入射偏振光的偏振面的旋轉(zhuǎn)能力。：物質(zhì)對(duì)入射偏振光的偏振面的旋轉(zhuǎn)能力。 屬宏觀性質(zhì)屬宏觀性質(zhì),是大量分子而非單分子的性質(zhì)，但仍稱為分子的旋光性。是大量分子而非單分子的性質(zhì)，但仍稱為分子的旋光性。( i ) 概念：概念：有機(jī)化學(xué)中的判據(jù)：有機(jī)化學(xué)中的判據(jù)：分子含有不對(duì)稱分子含有不對(duì)稱C原子時(shí)可產(chǎn)生旋光性

27、。原子時(shí)可產(chǎn)生旋光性。 但有例外：無不對(duì)稱但有例外：無不對(duì)稱C，也可能有旋光性（六螺烯分子）；，也可能有旋光性（六螺烯分子）； 有不對(duì)稱有不對(duì)稱C，也可能沒有旋光性（分子內(nèi)消旋）。，也可能沒有旋光性（分子內(nèi)消旋）。( ii ) 傳統(tǒng)判據(jù)：傳統(tǒng)判據(jù)：分子有旋光性的充要條件：分子不能和其鏡像（分子）完全重合。分子有旋光性的充要條件：分子不能和其鏡像（分子）完全重合。六螺烯，無手性C，有旋光性。HNCOOCNHCH3HHCH3有手性C，無旋光性，內(nèi)消旋。手性分子（沒有第二類對(duì)稱元素的分子），不能與其鏡像重合，手性分子（沒有第二類對(duì)稱元素的分子），不能與其鏡像重合，有旋光性。有旋光性。非手性分子，必有

28、一非手性分子，必有一 全同的鏡像分子，與其重合，無旋光性。全同的鏡像分子，與其重合，無旋光性。兩手性分子（左右手性分子數(shù)相等）外消旋混合物，也無旋光性。兩手性分子（左右手性分子數(shù)相等）外消旋混合物，也無旋光性。（一對(duì)對(duì)映體（一對(duì)對(duì)映體旋光異構(gòu)體）旋光異構(gòu)體）一個(gè)分子是否能與其鏡像重合，這是一個(gè)分子對(duì)一個(gè)分子是否能與其鏡像重合，這是一個(gè)分子對(duì)稱性的問題。稱性的問題。( iii ) 新判據(jù)：新判據(jù)：有反軸有反軸In的分子必能與其鏡像重合，因而無旋光的分子必能與其鏡像重合，因而無旋光性。性。 一重反軸等于對(duì)稱中心，二重反軸等于鏡面，獨(dú)立反軸一重反軸等于對(duì)稱中心，二重反軸等于鏡面，獨(dú)立反軸只有只有I4

29、n?？蓺w結(jié)為分子是否有?？蓺w結(jié)為分子是否有、i 和和I4n三種對(duì)稱無素。三種對(duì)稱無素。旋光性的對(duì)稱性判據(jù)：旋光性的對(duì)稱性判據(jù)：凡無對(duì)稱中心凡無對(duì)稱中心 i ，對(duì)稱面，對(duì)稱面 和和 I4n 軸的分子才可有旋光性。軸的分子才可有旋光性。有有C2，無，無 、i，有旋光性。，有旋光性。COOHNO2HOOCO2NHOOCO2NCOOHNO2 R1C=C=CR1R2R2三乙二胺合鈷，D3點(diǎn)群，有旋光性一般旋光性的對(duì)稱性判據(jù)是有效的一般旋光性的對(duì)稱性判據(jù)是有效的 （但有兩種例外）（但有兩種例外）2) 分子內(nèi)各基團(tuán)存在自由內(nèi)旋轉(zhuǎn)，消除了旋光性。分子內(nèi)各基團(tuán)存在自由內(nèi)旋轉(zhuǎn)，消除了旋光性。NO2NO2O2NO2

30、Ncababc取代聯(lián)苯分子取代聯(lián)苯分子末端基團(tuán)自由旋轉(zhuǎn)末端基團(tuán)自由旋轉(zhuǎn)1) 分子各基團(tuán)差別小，以致于分子旋光性小而觀察不到。分子各基團(tuán)差別小，以致于分子旋光性小而觀察不到。丁基乙基己基丙基甲烷丁基乙基己基丙基甲烷弱旋光性分子。弱旋光性分子。DCABCB=(CH2)2CH3A=CH2CH3C=(CH2)3CH3D=(CH2)5CH33) 那些僅含那些僅含Cn軸的分子才軸的分子才可能可能有旋光性有旋光性蛋白質(zhì)僅有蛋白質(zhì)僅有L氨基酸構(gòu)型，氨基酸構(gòu)型， 氨基酸基本上是氨基酸基本上是L型，型，核糖核酸由糖構(gòu)成，基本上是核糖核酸由糖構(gòu)成，基本上是D型，型，RNA,DNA是右手螺旋，是右手螺旋，二者組成手性

31、的酶，酶是由蛋白質(zhì)和核酸組成的巨大手性分子。二者組成手性的酶，酶是由蛋白質(zhì)和核酸組成的巨大手性分子。酶的不對(duì)稱催化作用的產(chǎn)物又為氨基酸和核糖核酸。酶的不對(duì)稱催化作用的產(chǎn)物又為氨基酸和核糖核酸。生命化學(xué)組成生命化學(xué)組成L氨基酸氨基酸D糖糖COHHCHOCH2OHD型甘油醛型甘油醛1. 手性為生命物質(zhì)與無生命物質(zhì)間最顯著的區(qū)別之一。手性為生命物質(zhì)與無生命物質(zhì)間最顯著的區(qū)別之一。2. 生命是不斷地產(chǎn)生特定手性分子的過程。生命是不斷地產(chǎn)生特定手性分子的過程。2. 分子的偶極矩分子的偶極矩 (Dipole Moment) (單位單位 Debye)Classical Definition of Dipol

32、e Moment： rq 分子的偶極矩是一個(gè)矢量，是分子的靜態(tài)性質(zhì)，分子的任何對(duì)稱操作對(duì)其分子的偶極矩是一個(gè)矢量，是分子的靜態(tài)性質(zhì)，分子的任何對(duì)稱操作對(duì)其大小和方向都不起作用。大小和方向都不起作用。 只有分子的電荷中心不重合，才有偶極短，重合，則無。只有分子的電荷中心不重合，才有偶極短，重合，則無。極性分子極性分子永久偶極短永久偶極短 0一般分子一般分子誘導(dǎo)偶極矩誘導(dǎo)偶極矩 Iq-q表示分子中電荷表示分子中電荷分布的情況分布的情況q=電子電量，電子電量，r=正負(fù)電重心間的距離正負(fù)電重心間的距離 =1.602210-29Cm (庫侖米庫侖米) =4.8Debye r對(duì)稱操作只能產(chǎn)生等價(jià)構(gòu)型分子，不能改變其物理性質(zhì)（偶極矩）。對(duì)稱操作只能產(chǎn)生等價(jià)構(gòu)型分子，不能改變其物理性質(zhì)（偶極矩）。分子的偶極矩必定在分子的每一個(gè)對(duì)稱元素上。分子的偶極矩必定在分子的每一個(gè)對(duì)稱元素上。(1) 若分子有一個(gè)若分子有一個(gè)Cn軸，則軸，則DM必在軸上。必在軸上。(2) 若分子有一個(gè)若分子有一個(gè) 面，則面，則DM必在面上。必在面上。(3) 若分子有若分子有 n 個(gè)個(gè)