立體化學(xué)基礎(chǔ)新

立體化學(xué)基礎(chǔ)新第1頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同，分子中原子或基團(tuán)相互連接的方式和順序不同。立體異構(gòu)：分子空間結(jié)構(gòu)的立體形像，即分子的構(gòu)造式相同，分子中原子或基團(tuán)在空間的取向不同。第2頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、手性

第一節(jié)手性分子和對(duì)映體這種互為實(shí)物與鏡像（對(duì)映）關(guān)系，又不能重合的現(xiàn)象稱為手性（chirality）.第3頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月丙烷：mirror二手性分子和對(duì)映體第4頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2-氯丁烷：第5頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這種互為實(shí)物與鏡像（對(duì)映）關(guān)系，又不能重合的異構(gòu)現(xiàn)象稱為對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象?；閷?duì)映關(guān)系的分子稱為對(duì)映異構(gòu)體，簡(jiǎn)稱對(duì)映體（enantiomer）。

第6頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月手性分子也就是與其鏡像不能重合的分子。手性分子是產(chǎn)生對(duì)映體的根本原因。

第7頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月乳酸分子（CH3CHOHCOOH）：

第8頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月連有四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子（chiralcarbonatom）或手性中心（chiralcenter），“*C”。

含一個(gè)手性碳原子的化合物，必然有一對(duì)對(duì)映體（互為對(duì)映關(guān)系），即有兩種不同的構(gòu)型。

第9頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三對(duì)稱面和非手性分子分子的手性與分子中是否存在對(duì)稱因素有關(guān)。無(wú)對(duì)稱因素的分子一定為手性分子；反之，為非手性分子。

第10頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將分子分成兩個(gè)完全相同，互為實(shí)物和鏡像的兩個(gè)部分的平面（symmetricalplane），凡存在有對(duì)稱面的分子，其實(shí)物和鏡像完全重合，沒(méi)有對(duì)映異構(gòu)體。

1，1-二氯乙烷

Z-1-氯丙烯

第11頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凡具有對(duì)稱面的分子，沒(méi)有手性，為非手性分子，沒(méi)有對(duì)映異構(gòu)體；凡不具有上述對(duì)稱因素的分子為手性分子。第12頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Fischer投影式是在紙平面上將三維立體結(jié)構(gòu)改變成二維結(jié)構(gòu)的一種方法。第二節(jié)費(fèi)歇爾投影式第13頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Fischer投影法的規(guī)定：①將手性碳原子放在紙平面上，主碳鏈直立，命名時(shí)編號(hào)最小的碳原子位于頂端。②連在手性碳左邊和右邊的原子和基團(tuán)朝向紙平面前方（橫前），連在手性碳上方和下方的原子和基團(tuán)朝向紙平面后方（豎后）。將模型按上述規(guī)定放好后，將其投影在紙平面上，得其標(biāo)準(zhǔn)的Fischer投影式。手性碳原子在紙平面上，常省略，用“十”字交叉點(diǎn)表示。

第14頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：Fischer投影式是用一個(gè)平面的式子來(lái)描述分子的空間三維結(jié)構(gòu)，不能把手性碳所連的原子或基團(tuán)看成在一個(gè)平面上；橫鍵基團(tuán)表示其伸向紙平面前方，豎鍵基團(tuán)表示其伸向紙平面后方（橫前豎后）。

乳酸對(duì)映體的Fischer投影式

第16頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、偏振光和旋光性

只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光，稱作平面偏振光，簡(jiǎn)稱偏振光。由振動(dòng)方向和傳播方向構(gòu)成的平面稱為偏振光的振動(dòng)平面，與偏振光振動(dòng)平面垂直的平面稱為偏振面。第三節(jié)旋光性第17頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能使偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，稱為旋光性。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)，稱為旋光性物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)。反之，稱為非旋光性物質(zhì)或非光學(xué)活性物質(zhì)。

第19頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二旋光度與比旋光度

光源起偏鏡盛液管檢偏鏡旋光儀第20頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使偏振光振動(dòng)面順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為右旋，用“+或d-”表示；逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱為左旋，用“-或l-”表示。

旋光度:偏振光的偏振面被旋光性化合物所旋轉(zhuǎn)的角度.第21頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一D/L標(biāo)記法（相對(duì)構(gòu)型標(biāo)記法）

Fischer提出以甘油醛作為標(biāo)準(zhǔn)化合物，人為規(guī)定：（+）—甘油醛的構(gòu)型為D-型；（-）-甘油醛的構(gòu)型為L(zhǎng)-型。

D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛

即碳鏈直立，手性碳原子上的羥基在右邊為D型；在左邊為L(zhǎng)型。第六節(jié)對(duì)映異構(gòu)體的構(gòu)型標(biāo)記法第22頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他含一個(gè)手性碳的化合物確定構(gòu)型時(shí)，與甘油醛作比較。若手性碳原子上的取代基在碳鏈右邊時(shí)，稱為D型，反之，則為L(zhǎng)型。

L-丙氨酸

D-丙氨酸

第23頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

L-（+）乳酸

D-（-）乳酸

在一對(duì)對(duì)映體中，一個(gè)為D構(gòu)型，另一個(gè)必為L(zhǎng)構(gòu)型。第24頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二R/S標(biāo)記法（絕對(duì)構(gòu)型標(biāo)記法）

R/S標(biāo)記法規(guī)則：

1.將連于手性碳原子上的四個(gè)原子或基團(tuán)按“次序規(guī)則”由大到小排列成序。2.將最低序次的原子或基團(tuán)（末優(yōu)基團(tuán)）遠(yuǎn)離觀察者，然后觀察另外三個(gè)朝向自己的原子或基團(tuán)由大到小的序次，若為順時(shí)針?lè)较?，記為R構(gòu)型；若為反時(shí)針?lè)较騽t記為S構(gòu)型。一對(duì)對(duì)映體中，一個(gè)為R構(gòu)型，另一個(gè)一定為S構(gòu)型。

第25頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Br>Cl>CH3>HOH>CHO>CH2OH>H

S-1-氯-1-溴乙烷R-甘油醛

第26頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可直接從Fischer投影式來(lái)確定其R、S構(gòu)型。

在Fischer投影式中，若優(yōu)先次序最低的原子或基團(tuán)位于豎鍵（遠(yuǎn)離觀察者），其余三個(gè)原子或基團(tuán)的優(yōu)先次序由高到低在紙平面上以順時(shí)針排列為R-型，反時(shí)針排列為S-型。若優(yōu)先次序最低的原子或基團(tuán)位于橫鍵（即面對(duì)觀察者），其余原子或基團(tuán)序次由高到低在紙平面上以順時(shí)針排列為S-型，反時(shí)針排列的為R-型。

第27頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

OH>COOH>CH3>HH位于橫鍵

R-乳酸

Br>Cl>C2H5>CH3

CH3

位于豎鍵

S-2-氯-2-溴

丁烷第28頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月判斷化合物的幾種Fischer投影式是否為同一物質(zhì)，可遵循下列規(guī)則：①投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)n次90°，當(dāng)n為偶整數(shù)時(shí)，構(gòu)型不變；當(dāng)n為奇整數(shù)時(shí)，為原物的對(duì)映體。

旋轉(zhuǎn)180°

旋轉(zhuǎn)90°

S-2-氯丙醛S-2-氯丙醛

S-2-氯丙醛R-2-氯丙醛

第29頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②手性碳原子上取代基的位置互換偶數(shù)次，構(gòu)型不變。若互換奇數(shù)次，則構(gòu)型改變成為它的對(duì)映體。

交換兩次

R-乳酸R-乳酸

R-乳酸S-乳酸

交換一次

第30頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月含有兩個(gè)或兩個(gè)以上手性碳原子的化合物構(gòu)型的標(biāo)記同樣遵循上述原則，既要標(biāo)記手性碳原子的構(gòu)型，又要注明碳原子的位次。

2R,3R-（+）酒石酸[2R,3R-（+）tartaricacid]

注:D/L、R/S與手性分子的旋光方向d（+）或l（-）之間沒(méi)有聯(lián)系。

第31頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)題：命名化合物

第32頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)外消旋體含有等量對(duì)映體的混合物，稱為外消旋體（racemate），用dl或(±)表示。外消旋體無(wú)旋光性。

一對(duì)對(duì)映體除旋光方向相反外，其他的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)（在非手性條件下）都相同，而外消旋體的物理性質(zhì)與兩個(gè)對(duì)映體則不同。

第33頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)非對(duì)映體和內(nèi)消旋化合物非對(duì)映體含2個(gè)不同手性碳原子(2個(gè)手性碳上所連基團(tuán)不完全相同)的化合物的對(duì)映異構(gòu)

第34頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(1)(2)

(3)(4)

2S,3S-2-羥基-3-氯丁二酸2R,3R-2-羥基-3-氯丁二酸

2S,3R-2-羥基-3-氯丁二酸2R,3S-2-羥基-3-氯丁二酸第35頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這種不存在物像關(guān)系的立體異構(gòu)體稱為非對(duì)映異構(gòu)體（diastereoisomer）。

含n個(gè)不同手性碳原子的化合物的旋光異構(gòu)體最多可為2n個(gè)。要判斷幾種不同的Fischer投影式是否為同一物質(zhì)，只要逐個(gè)判斷各式中相對(duì)應(yīng)的手性碳原子的構(gòu)型，若完全相同，則為同一化合物；完全相反，則為對(duì)映體；不完全相同，則為非對(duì)映體。

第36頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)消旋化合物含2個(gè)相同手性碳原子（兩個(gè)手性碳原子

上所連基團(tuán)完全相同)的化合物的對(duì)映異構(gòu)

第37頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)(2)

(3)(4)

2R，3R-酒石酸2S，3S-酒石酸

2R，3S-酒石酸2S，3R-酒石酸

第38頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月旋轉(zhuǎn)180度把分子中含有多個(gè)手性碳原子，而分子內(nèi)部有一個(gè)對(duì)稱面，將偏振光的影響相互抵消而無(wú)光學(xué)活性的化合物稱為內(nèi)消旋體（mesomer）。內(nèi)消旋體是含有手性碳原子的非手性分子。內(nèi)消旋體無(wú)旋光性。

含一個(gè)手性碳原子的分子一定是手性分子，含多個(gè)手性碳原子的分子不一定是手性分子。

第39頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將外消旋體進(jìn)行分離，得到一個(gè)左旋體和一個(gè)右旋體的過(guò)程稱為外消旋體的拆分（析解）。

外消旋體和內(nèi)消旋體的比較

相同處不同處外消旋體無(wú)旋光性等量對(duì)映體的混合物，可以拆分為左旋體和右旋體。內(nèi)消旋體無(wú)旋光性單一化合物，不可拆分。第40頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三脂環(huán)化合物的對(duì)映異構(gòu)

脂環(huán)化合物只要在環(huán)上有兩個(gè)碳各有一個(gè)取代基，就有順?lè)串悩?gòu)，若環(huán)上有*C，還可能有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象。

在應(yīng)用上，凡屬構(gòu)像異構(gòu)體都無(wú)法分離，且在建立的平衡中相互迅速轉(zhuǎn)化，故認(rèn)為構(gòu)像對(duì)物質(zhì)光學(xué)活性的宏觀表征無(wú)影響，所以可將一切構(gòu)像環(huán)簡(jiǎn)化為相應(yīng)的平面環(huán)來(lái)處理對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象。

第41頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月順式（內(nèi)消旋體）

反式（對(duì)映體）

第42頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)無(wú)手性碳原子的對(duì)映異構(gòu)體

1.丙二烯型化合物：

C2按sp雜化，分別與C1和C3形成兩個(gè)π鍵，且相互垂直。

當(dāng)C1和C3上連有相同的原子或基團(tuán)時(shí)，分子中有一個(gè)對(duì)稱面，無(wú)旋光性，為非手性分子。當(dāng)C1和C3上分別連有兩個(gè)不同的取代基時(shí)，分子內(nèi)無(wú)對(duì)稱因素，因此為手性分子，有一對(duì)對(duì)映體。第43頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)