立體化學(xué)優(yōu)選ppt資料

第五章立體化學(xué)(lìtǐhuàxué)第一頁，共55頁。重點(zhòngdiǎn)：1.手性碳、手性分子、對映異構(gòu)體、內(nèi)消旋體、外消旋體和非對映體等概念；對映異構(gòu)體的判斷方法。手性分子的構(gòu)型命名。2.費歇爾投影式；手性分子的構(gòu)型命名。難點：對映異構(gòu)體的判斷方法；費歇爾投影式；手性分子的構(gòu)型命名。第二頁，共55頁。有機(jī)(yǒujī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象可概括為：異構(gòu)現(xiàn)象(xiànxiàng)構(gòu)造(gòuzào)異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)互變異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順反異構(gòu)對映異構(gòu)

對映異構(gòu)又叫光學(xué)異構(gòu)或旋光異構(gòu)。它是一類與物質(zhì)的旋光性質(zhì)有關(guān)的立體異構(gòu)。第三頁，共55頁。對映異構(gòu)現(xiàn)象(xiànxiàng)的發(fā)現(xiàn)1848年，巴斯德在研究酒石酸鈉銨的結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)酒石酸鈉銨有兩種不同的晶體，它們互為實物與鏡象關(guān)系,彼此又不能重合，象人的左右手一樣,并且它們的旋光度大小相等(xiāngděng)，旋光方向相反。晶體外形的不對稱是分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)即原子在空間的不同排列不同引起的。第四頁，共55頁。第一節(jié)手性分子(fēnzǐ)與對映體一、手性

象人的左右手一樣,互為實物(shíwù)與鏡象關(guān)系(稱為對映關(guān)系),彼此又不能重合的現(xiàn)象稱為手性（chir-ality）第五頁，共55頁。第六頁，共55頁。第七頁，共55頁。1874年，范荷夫提出(tíchū)：一個碳原子連有四個不同的原子或基團(tuán)，這四個不同的原子或基團(tuán)在空間有兩種不同的排列形式，形成兩種不同的空間結(jié)構(gòu)，它們象人的左右手一樣,互為實物與鏡象關(guān)系,彼此又不能重合。第八頁，共55頁。第九頁，共55頁。二、手性分子(fēnzǐ)和對映體手性分子（chiralmolecule）：互為實物與鏡像關(guān)系(guānxì)，又不能重疊的分子，稱手性分子（chiralmolecule）手性（chir-ality）：象人的左右手一樣,互為實物與鏡象關(guān)系(guānxì),彼此又不能重合的現(xiàn)象。第十頁，共55頁。(+)-多巴（無生理(shēnglǐ)效應(yīng)）

(-)-多巴（抗帕金森?。?/p>

第十一頁，共55頁。“反應(yīng)(fǎnyìng)?！笔录?zhèn)靜(zhènjìng)作用強(qiáng)烈(qiánɡliè)致畸沙利度胺第十二頁，共55頁。第十三頁，共55頁。例如：乳酸(rǔsuān)分子存在實物(shíwù)和鏡像關(guān)系,又不能重疊的一對立體異構(gòu)體,互為對映異構(gòu)體（簡稱對映enantionmer）第十四頁，共55頁。第十五頁，共55頁。?凡是連有4個不同(bùtónɡ)原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子（chiralcarbonatom）或稱手性中心（chiralcenter）?含有一個(yīɡè)手性碳原子的化合物只有一對對映體第十六頁，共55頁。對映體

例：

第十七頁，共55頁。對映體

例：

第十八頁，共55頁。問題：下列(xiàliè)化合物哪些含手性碳原子？

CH3CHClCH2CH3第十九頁，共55頁。三、對稱(duìchèn)面和非手性分子對稱面：能將分子結(jié)構(gòu)剖成互為對稱關(guān)系(guānxì)的兩半的平面對稱(duìchèn)面第二十頁，共55頁。問題：下列分子(fēnzǐ)有無對稱面？有對稱(duìchèn)面的分子與它的鏡像能重合，因此沒有對映異構(gòu)現(xiàn)象,稱為非手性分子（achiralmolecule）2個對稱面7個對稱面

第二十一頁，共55頁。手性分子(fēnzǐ)2個對稱(duìchèn)面問題：下列(xiàliè)哪些是手性分子？若為非手性分子，有幾個對稱面？手性分子第二十二頁，共55頁。四、判斷(pànduàn)對映體的方法有三種方法可以用來判斷一個分子是否存在(cúnzài)對映體:1.建造一個分子和它的鏡像的模型，如果兩者不能重合，就存在(cúnzài)對映體。2.如果分子有對稱面，那么它和其鏡像就能重合，就不存在(cúnzài)對映體。3.如果一個分子有一個手性碳原子，它就具有對映異構(gòu)現(xiàn)象，有一對對映體。第二十三頁，共55頁。第二節(jié)費歇爾(Fischer)投影(tóuyǐng)式透視式是書寫立體(lìtǐ)結(jié)構(gòu)式常見的方法之一。應(yīng)注意它的書寫方法(fāngfǎ)，通常實線“??”代表位于紙平面上的鍵；虛線“”(或“”)代表伸向紙平面后方的鍵，楔形線“”代表伸向紙平面前方的鍵。透視式是書寫立體結(jié)構(gòu)式常見的方法之一。應(yīng)注意它的書寫方法，通常實線“??”代表位于紙平面上的鍵；虛線“”(或“”)

代表伸向紙平面后方的鍵，楔形線“”代表伸向紙平面前方的鍵。第二十四頁，共55頁。Fischer投影(tóuyǐng)式書寫規(guī)則⑴碳鏈豎寫，氧化(yǎnghuà)態(tài)較高的基團(tuán)寫在頂端；⑵水平線與垂直線交叉點代表(dàibiǎo)C*；⑶水平線上基團(tuán)伸向紙前面，垂直線上基團(tuán)伸向紙后面（橫前豎后）。碳原子氧化態(tài)順序：-COOH>-COH>CH2OH>CH3第二十五頁，共55頁。Fischer投影(tóuyǐng)式第二十六頁，共55頁。例如(lìrú)：第二十七頁，共55頁。Fischer投影(tóuyǐng)式特點⑴投影式在紙平面(píngmiàn)上旋轉(zhuǎn)180°時構(gòu)型不變；⑵投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)90°時構(gòu)型改變；⑶兩個基團(tuán)交換奇數(shù)次構(gòu)型改變、交換偶數(shù)次不變。第二十八頁，共55頁。Fischer投影(tóuyǐng)式立體(lìtǐ)結(jié)構(gòu)式鋸架式(jiàshì)Newman投影式

同一個異構(gòu)體可以用幾種不同的方法表示其立體結(jié)構(gòu)。如：2R,3S-2,3,4-三羥基丁醛：第二十九頁，共55頁。第三節(jié)旋光性

平面偏振光（plane-polarizedlight）:只在一個(yīɡè)平面上振動的光，簡稱偏振光旋光性（opticalactivity）：物質(zhì)能使偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)的性能

第三十頁，共55頁。光源(guāngyuán)起偏鏡

普通光偏振光

旋光管

檢偏鏡旋光性物質(zhì)(wùzhì)旋光儀示意圖第三十一頁，共55頁。Nicol棱鏡(léngjìng)(偏振片)什么(shénme)叫旋光性？普通(pǔtōng)光偏振光與棱鏡晶軸平行的振動平面晶軸abcd旋光度——不旋光物質(zhì)旋光性物質(zhì)光活性物質(zhì)旋光性:能使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì);具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)。第三十二頁，共55頁。旋光物質(zhì)(wùzhì)的旋光方向左旋體(-)：使偏振光振動(zhèndòng)平面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)；右旋體(+)：使偏振光振動平面按順時針方向(fāngxiàng)旋轉(zhuǎn)。2、旋光性怎樣測定?——旋光儀和比旋光度

明確兩個問題：—與濃度C有關(guān)—與長度l有關(guān)能夠體現(xiàn)物質(zhì)特性的是:

比旋光度[]旋光度第三十三頁，共55頁。旋光度（α）:偏振面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度。順時針旋轉(zhuǎn)時稱右旋,用(+)表示(biǎoshì);逆時針旋轉(zhuǎn)時稱左旋;用(-)表示(biǎoshì)。比旋光度：用一分米長的旋光管，待測物質(zhì)(wùzhì)的濃度為1g·ml-1時測得的旋光度第三十四頁，共55頁。t：測定溫度（℃）D：光源（鈉光，589nm）l：旋光管長度(chángdù)（dm）C：溶液濃度（g·ml-1）第三十五頁，共55頁。第四節(jié)外消旋體

外消旋體（racemicmixtureracemate）：一對對映體的等量混合物,常用(chánɡyònɡ)（±）或dl表示問題(wèntí)：外消旋體是否顯旋光性？為什么？答案：不顯旋光性。因為對映體間旋光角度相等，而其方向相反，正好相互抵消。第三十六頁，共55頁。第五節(jié)非對映體和內(nèi)消旋體

一、非對映體當(dāng)分子(fēnzǐ)中有n個手性碳原子時,則最多有2n個立體異構(gòu)體2,3,4-三羥基(qiǎngjī)丁醛如：

**CH2CHCHCHOOHOHOH第三十七頁，共55頁。(a)(b)(c)(d)

對映體

對映體

(a)與(c)或(d)、(b)與(c)或(d)間彼此不成鏡像關(guān)系(guānxì)的立體異構(gòu)體稱非對映體第三十八頁，共55頁。二、內(nèi)消旋體HOOCCH-CHCOOHOHOH**酒石酸分子中有兩個相同(xiānɡtónɡ)的手性碳。如果按照2n規(guī)則，最多可有四個立體異構(gòu)體。但實際上酒石酸分子只有三個立體異構(gòu)體：第三十九頁，共55頁。如果分子有對稱面，那么它和其鏡像就能重合，就不存在(cúnzài)對映體。問題：下列(xiàliè)化合物哪些含手性碳原子？但實際上酒石酸分子只有三個立體異構(gòu)體：(-)-多巴第二十九頁，共55頁。光源(guāngyuán)⑵投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)90°時構(gòu)型改變；第二十九頁，共55頁。精品(jīnɡpǐn)課件！第四節(jié)外消旋體對稱(duìchèn)面手性碳、手性分子、對映異構(gòu)體、內(nèi)消旋體、外消旋體和非對映體等概念；它是一類與物質(zhì)的旋光性質(zhì)有關(guān)的立體異構(gòu)。例如：乳酸(rǔsuān)分子外消旋體（racemicmixtureracemate）：一對對映體的等量混合物,常用(chánɡyònɡ)（±）或dl表示當(dāng)分子(fēnzǐ)中有n個手性碳原子時,則最多有2n個立體異構(gòu)體(a)(b)(c)

(d)(c)與(d)為相同化合物。雖具有(jùyǒu)手性中心但不具有(jùyǒu)手性，是非手性分子，稱內(nèi)消旋體對映體←相同(xiānɡtónɡ)→內(nèi)消旋體第四十頁，共55頁。內(nèi)消旋酒石酸分子(fēnzǐ)對稱(duìchèn)面第四十一頁，共55頁。問題(wèntí)：內(nèi)消旋體是否顯旋光性？為什么？

答案：不顯旋光性。因為內(nèi)消旋體有一對稱面，互為對稱的兩部分對偏振光的影響相互抵消，使整個分子不表現(xiàn)旋光性。第四十二頁，共55頁。第六節(jié)構(gòu)型命名(mìngmíng)一、命名(mìngmíng)法規(guī)則(guīzé)：以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)ischer投影式中C*上羥基處于右側(cè)的為D-構(gòu)型;反之為L-構(gòu)型

D-(+)-甘油醛

L-(-)-甘油醛

第四十三頁，共55頁。命名法的使用有一定的局限性,它只適用與甘油醛結(jié)構(gòu)類似(lèisì)的化合物.目前，仍用于糖類和氨基酸的構(gòu)型命名[H]D-(+)-甘油醛D-(-)-乳酸(rǔsuān)[O]D-(-)-甘油酸以甘油醛為基礎(chǔ),通過化學(xué)(huàxué)方法合成其它化合物,如果與手性原子相連的鍵沒有斷裂,則仍保持甘油醛的原有構(gòu)型。第四十四頁，共55頁。R/S構(gòu)型標(biāo)記(biāojì)法分為兩步：(1)按次序規(guī)則確定與手性碳相連的四個原子或基團(tuán)的優(yōu)先(yōuxiān)次序（或稱為“大小”次序）二、構(gòu)型命名(mìngmíng)法第四十五頁，共55頁。(2)將手性碳上的4個原子或基團(tuán)中優(yōu)先次序最小的一個置于遠(yuǎn)離視線的方向,然后觀察朝向自己的其余(qíyú)3個基團(tuán)的優(yōu)先次序。順時針方向排列為R構(gòu)型；反時針方向排列為S構(gòu)型。R-氯溴碘甲烷S-氯溴碘甲烷第四十六頁，共55頁。要點(yàodiǎn):次序規(guī)則排次序，方向盤上定構(gòu)型。R-2-丁