有機(jī)化合物構(gòu)造構(gòu)型和構(gòu)象

1、關(guān)于有機(jī)化合物的構(gòu)造構(gòu)型和構(gòu)象第一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月分子的結(jié)構(gòu)(structure)是指分子中各原子間是如何相互結(jié)合的，即包括分子中原子相互連接的順序和方式，又指分子中各原子和基團(tuán)在空間的相對位子即幾何形象。描述分子的結(jié)構(gòu)通常分為三個(gè)層次：構(gòu)造(constitution)、構(gòu)型(configuration)和構(gòu)象(conformation)。 第二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月構(gòu)造是分子中原子相互連接的順序和方式。構(gòu)造異構(gòu)是指分子式相同，分子中原子相互連接的順序和方式不同。 構(gòu)造異構(gòu)體分四種情況：碳鏈異構(gòu)，官能團(tuán)

2、異構(gòu)， 官能團(tuán)位置異構(gòu)，互變異構(gòu)。第四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月碳鏈異構(gòu)或叫骨架異構(gòu)：是有機(jī)化合物中最普遍的異構(gòu)現(xiàn)象：此一類異構(gòu)最普遍異構(gòu)體之間數(shù)目巨大但物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)十分接近，一般分離很困難。第五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月官能團(tuán)位置異構(gòu)應(yīng)該說在各種異構(gòu)現(xiàn)象中以出現(xiàn)的頻率排座次它應(yīng)居第二位，僅次于骨架異構(gòu)。此一類異構(gòu)與骨架異構(gòu)比較類似，異構(gòu)體數(shù)目較多，異構(gòu)體化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)相近，分離較為困難，但比骨架異構(gòu)分離要稍容易些。第六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月官能團(tuán)異構(gòu)可以將其排列為第三。如相同碳數(shù)醇與醚、醛和酮、酸和酯等： 此一類異構(gòu)由于是官能團(tuán)的

3、差別，所以就導(dǎo)致異構(gòu)體之間化學(xué)和物理性質(zhì)差別較大，分離十分容易。 實(shí)際上你可以將這種異構(gòu)看作是一種官能團(tuán)位置移動(dòng)到一個(gè)極點(diǎn)時(shí)發(fā)生特殊現(xiàn)象，比如醇可以看作是氧原子移動(dòng)到一端的結(jié)果，醛是羰基移動(dòng)到一端等。第七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月互變異構(gòu)是一種動(dòng)態(tài)異構(gòu)，兩種異構(gòu)體通過官能團(tuán)的改變，使兩個(gè)異構(gòu)體迅速地相互轉(zhuǎn)化構(gòu)成處于動(dòng)態(tài)平衡的混合物，稱為互變異構(gòu)。這兩個(gè)異構(gòu)體稱為互變異構(gòu)體。一般出現(xiàn)在溶液中是個(gè)平衡，不能分離出來，但儀器可以檢測出來。如：第八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)于構(gòu)造異構(gòu)：前三種異構(gòu)的突出特征有：異構(gòu)體沒有數(shù)目限制，碳數(shù)越多，異構(gòu)體數(shù)目就越多。異構(gòu)體之間物

4、理和化學(xué)性質(zhì)相近但有差異，分離困難。 異構(gòu)體之間難以通過簡單的化學(xué)或物理方法相互轉(zhuǎn)變。所以，一般沒有專門的章節(jié)去敘述它們。但要注意有些異構(gòu)體并不能明確分出它們屬于哪一種異構(gòu)，有時(shí)候是幾種異構(gòu)體的混合。如：環(huán)己烷和己烯，他們既可以說是官能團(tuán)異構(gòu)也可以說是碳鏈異構(gòu)。 互變異構(gòu)是一種平衡，屬于一種客觀存在，在具體化合物的化學(xué)和物理性質(zhì)方面沒有區(qū)別。就兩種異構(gòu)體。不能分離，可以檢測出。第九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有機(jī)化合物的構(gòu)型異構(gòu)第十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月構(gòu)型(configuration)是指分子中各原子和基團(tuán)在空間的相對位置是分子結(jié)構(gòu)體現(xiàn)的一種表觀 現(xiàn)象，即分

5、子的幾何形象。第十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月能否知道一個(gè)有機(jī)分子的構(gòu)型？對于一個(gè)已知分子，可以根據(jù)分子中各原子的成鍵方式進(jìn)行判斷；對于一個(gè)未知分子，可以如X射線衍射等物理手段進(jìn)行測量。第十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Ethane乙烷 碳SP3雜化 四面體結(jié)構(gòu)舉例第十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月為什么要研究有機(jī)分子的構(gòu)型？第十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月分子的幾何形象對于分子的化學(xué)及物理性質(zhì)的影響是非常驚人的 碳原子本身，可以彼此結(jié)合形成不同的同素異形體，如無定型碳、石墨、金剛石和近來發(fā)現(xiàn)的足球烯，由于具有不同的幾何形象，因此具有

6、完全不同的性質(zhì)，外觀分別為黑色粉末至塊狀、暗灰色片狀、無色透明和黃色的晶體。 第十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月分子幾何形象的細(xì)微差別對自然界及生命現(xiàn)象都起著難以估計(jì)的影響。絕大多數(shù)的生命及生理化學(xué)過程，是受分子幾何形象控制的，因此它不僅是有機(jī)化學(xué)而且是許多其它相關(guān)科學(xué)的研究對象。 第十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月什么是有機(jī)分子的構(gòu)型異構(gòu)？構(gòu)型異構(gòu)是指具有相同構(gòu)造的分子， 由于構(gòu)型不同產(chǎn)生的異構(gòu)。構(gòu)型異構(gòu)包括順反異構(gòu)和對映異構(gòu)。第十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、順反異構(gòu)2-丁烯中的原子在空間有兩種分布，不能重合第十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2

7、022年6月由于鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，使得與雙鍵相連的四個(gè)原子或基團(tuán)在空間產(chǎn)生兩種不同的排布，是兩個(gè)不同的化合物，稱為順反異構(gòu)體。一、順反異構(gòu)第十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)烷烴上由于環(huán)不能任意旋轉(zhuǎn)，如果環(huán)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶有不同取代基或原子的碳，則也存在順反異構(gòu)體。第二十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月順反異構(gòu)產(chǎn)生條件 （1）分子中存在不能自由旋轉(zhuǎn)的鍵或環(huán)平面；（2）雙鍵兩個(gè)碳原子上必須是不同的原子或基團(tuán)（3）環(huán)上必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶有不同取代基或原子的碳。第二十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月判斷下面兩個(gè)化合物是否存在順反異構(gòu)？第二十二張，PPT共六十

8、七頁，創(chuàng)作于2022年6月順反異構(gòu)體的標(biāo)記方法 （1）順反標(biāo)記法 （2）Z/E標(biāo)記法 第二十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月順反標(biāo)記法如果兩個(gè)相同的原子或基團(tuán)在雙鍵平面或環(huán)平面的同側(cè)稱為順式，在不同側(cè)為反式。 順式反式第二十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月舉例順-2-戊烯反，反-2，4-己二烯反-環(huán)丙烷-1，2-二甲酸第二十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Z/E標(biāo)記法按照原子或基團(tuán)的大小次序規(guī)則，優(yōu)先的兩個(gè)原子或基團(tuán)位于雙鍵同側(cè)的為Z式，位于雙鍵兩側(cè)的為E式。E-4-甲基-3-庚烯第二十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一對順反 異構(gòu)體是兩個(gè)不同的

9、化合物，在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上均有差異第二十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、對映異構(gòu)第二十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一. 分子的手性和對稱因素1. 手性(Chirality) 實(shí)物與其鏡影不能重疊的現(xiàn)象。呈實(shí)物和鏡象相對映，但是不能重合 第二十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月如果一個(gè)分子和它的鏡象不能重合，稱該分子為手性分子。 第三十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Handedness is important in organic chemistry and is crucial in biochemistry, where carbo

10、hydrates, amino, nucleic acids, and many other naturally occurring molecules are handed.第三十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月d- 異構(gòu)體 有強(qiáng)興奮作用 l- 異構(gòu)體 抗興奮作用D-(-) 有殺菌作用L-(+) 無藥效Z-R（有生理活性）第三十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 如何判斷一個(gè)有機(jī)分子是否具有手性？ 分子的手性和分子的對稱性相關(guān)， 一般來說，如果一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中即沒有對稱 面又沒有對稱中心，則該分子具有手性。 目前通過X射線衍射已可確定。 第三十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作

11、于2022年6月第三十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3）對稱軸只含旋轉(zhuǎn)軸對稱因素的分子是非對稱分子。手性分子。第三十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月旋光異構(gòu)體的性質(zhì) 在相同的非手性條件下，旋光異構(gòu)體的物理性質(zhì)與化學(xué)性 質(zhì)相同。 名稱 熔點(diǎn)/oC 25(20%水） 溶解度 pka1 pka2 (+)-酒石酸 170 +12o 139 2.93 4.23 (-)-酒石酸 170 - 12o 139 2.93 4.23 第三十

12、九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 例如：抗妊娠反應(yīng)的鎮(zhèn)靜藥(R)-酞胺哌啶酮 (“反應(yīng)?！?1）旋光異構(gòu)體具有不同的生物活性強(qiáng)度第四十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 非麻醉性的消炎鎮(zhèn)痛藥 (S)-酮咯酸 2) 旋光異構(gòu)體具有完全相反的生物活性。利尿藥：(S)-(-)-依托唑啉 3) 旋光異構(gòu)體的毒性或嚴(yán)重副作用 減肥藥 (S)-(+)-氟苯丙胺第四十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月判斷下列化合物是否具有光學(xué)活性第四十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 三. 含手性碳原子的分子的立體化學(xué)1. 含一個(gè)手性碳原子的分子 1）手性碳原子的概念 與四個(gè)不相同

13、的原子或基團(tuán)相連的碳原子。 含一個(gè)手性碳的分子是手性分子，具有一對對映體。D20= +3.8o(水) D20= -3.8o(水)對映體互為實(shí)物與鏡影關(guān)系，不能相互重疊的兩個(gè)立體異構(gòu)體。第四十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2）左旋體、右旋體及外消旋體 使平面偏振光向左旋的為左旋體，用“（）”或“ l”表示。 使平面偏振光向右旋的為右旋體，用“（+）”或“d”表示。 左旋體與右旋體，旋光度相同、旋光方向相反。外消旋體：等量的左旋體與右旋體的混合物。無旋光性。外消旋體用 () 或 (RS) 或 (dl) 或 DL表示。第四十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十五張，PPT

14、共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Fischer投影式 規(guī)定 投影時(shí)，與手性碳相連橫向兩個(gè)鍵朝前，豎向兩個(gè) 鍵向后，交叉點(diǎn)為手性碳。第四十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 SRR第五十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十五張，P

15、PT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月用法標(biāo)記下列化合物中手性碳原子的構(gòu)型 第五十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 含兩個(gè)手性碳原子的分子1) 含兩個(gè)不同手性碳原子的分子 對映關(guān)系： 與； 與 非對映關(guān)系： 與、與、與、與非對映體：構(gòu)造相同, 構(gòu)型不同, 相互間不是實(shí)物與鏡影關(guān)系 的立體異構(gòu)體。第五十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2）含兩個(gè)相同手性碳原子的分子 第五十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)消旋體(meso)：分子內(nèi)部形成對映兩半的化合物。(有平面 對稱因數(shù))。 具有兩個(gè)手性中心的內(nèi)消旋結(jié)構(gòu)一

16、定是（RS）構(gòu)型。 R S內(nèi)消旋體無旋光性 (兩個(gè)相同取代、構(gòu)型相反的手性碳原子，處于同一分子中，旋光性抵消)。 內(nèi)消旋體不能分離成光活性化合物。 指出下列(A)與(B)、(A)與(C)的關(guān)系(即對映體或非對映體關(guān)系)。 第六十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月下列化合物是屬于對映體、非對映體還是同一化合物？ 第六十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四. 不含手性碳原子的光活性異構(gòu)體 1. 丙二烯型分子中心碳原子兩個(gè) 鍵平面正 交, 兩端碳原子上四個(gè)基團(tuán)， 兩兩處于互為垂直的平面上。 當(dāng)AB ，分子有手性。類似物：無 有第六十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 聯(lián)苯型分子苯環(huán)間碳碳鍵旋轉(zhuǎn)受阻，產(chǎn)生位阻