第七章對(duì)映異構(gòu)

第七章對(duì)映異構(gòu)第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同分異構(gòu)現(xiàn)象回顧：同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)像異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)對(duì)映異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)又稱旋光異構(gòu)或光學(xué)異構(gòu)第一節(jié)對(duì)映異構(gòu)與手性第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以下分子有沒(méi)有異構(gòu)體？有多少種異構(gòu)體？結(jié)論：有異構(gòu)體，有兩種異構(gòu)體①③②①≠②＝③兩種異構(gòu)體間呈什么關(guān)系？什么類型的異構(gòu)？第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①②結(jié)論：互呈實(shí)物與其鏡像的關(guān)系,極其相似但不能疊合互呈實(shí)物與其鏡像、相似但不能疊合的現(xiàn)象稱為對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象互呈實(shí)物與其鏡像、相似但不能疊合的同分異構(gòu)體稱為對(duì)映異構(gòu)體簡(jiǎn)稱對(duì)映體對(duì)映異構(gòu)屬于立體異構(gòu)中的構(gòu)型異構(gòu)第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如何判斷一個(gè)分子是否為手性分子？什么樣的分子具有手性存在對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象？物質(zhì)分子與其鏡像相似但不能疊合的特征類似于左右手的關(guān)系，因此稱為手征性或手性，具有這種特征的分子稱為手性分子Cabcd型分子就是一個(gè)典型的手性分子連有四個(gè)不相同的原子或原子團(tuán)的碳稱為手性碳，常在其右上角用＊標(biāo)示手性分子必然有互呈對(duì)映異構(gòu)的兩種構(gòu)型第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)手性與分子對(duì)稱性分子是否為手性分子，通過(guò)搭建實(shí)物及其鏡像的模型可以判斷，但太繁雜。分子是否為手性分子與其對(duì)稱性具有密切的關(guān)系若一個(gè)平面能把一個(gè)分子切成兩個(gè)部分，且這兩個(gè)部分關(guān)于這個(gè)平面對(duì)稱，則這個(gè)平面是該分子的對(duì)稱面

具有對(duì)稱面的分子不是手性分子第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若有一點(diǎn)，使所有原子或基團(tuán)在關(guān)于該點(diǎn)的對(duì)稱位置有一個(gè)相同的原子或基團(tuán)，則該點(diǎn)是分子的對(duì)稱中心

總之，若物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上既無(wú)對(duì)稱中心又無(wú)對(duì)稱面，則這種分子具有手性，為手性分子具有對(duì)稱中心的分子不是手性分子第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)對(duì)映體的旋光性光波是一種電磁波，它的振動(dòng)方向與其前進(jìn)方向垂直，普通光可以在與其前進(jìn)方向垂直的任何一個(gè)平面上振動(dòng)僅在一個(gè)平面上振動(dòng)的光稱為平面偏振光，簡(jiǎn)稱偏振光、偏光第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使偏振光的偏振面（或振動(dòng)方向）旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為旋光性使偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，用

表示規(guī)定物質(zhì)在室溫、濃度為1g/l、樣品管為1dm、光源為鈉光（589.3nm)時(shí)測(cè)得的旋光度為比旋光度旋光方向：右旋（+）、d-;左旋（-）、l-上圖中物質(zhì)的旋光度＝－400第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么樣的分子才具有旋光性呢？1848年法國(guó)化學(xué)巴斯德在研究酒石酸鈉銨晶體時(shí)，發(fā)現(xiàn)有兩種不同的晶體，外形非常相似，但不能重疊，巴斯德細(xì)心用鑷子將其分開(kāi)，分別溶于水中，測(cè)旋光度，發(fā)現(xiàn)它們有旋光性且一種是右旋，另一種為左旋缺乏某些對(duì)稱性、與其鏡像相似但不能疊合的手性分子具有旋光性手性分子兩種構(gòu)型（一對(duì)對(duì)映體）的旋光度絕對(duì)值相等，方向相反，一個(gè)為左旋體，一個(gè)為右旋體第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)含一個(gè)手性碳原子的化合物一、對(duì)映體的性質(zhì)含一個(gè)手性碳原子的Cabcd型分子既沒(méi)有對(duì)稱面也沒(méi)有對(duì)稱中心，必是手性分子、有兩種構(gòu)型2－羥基丙酸CH3CHCOOHOH對(duì)映體的物理、化學(xué)性質(zhì)有何差異？?jī)煞N構(gòu)型互為鏡像，呈對(duì)映異構(gòu)關(guān)系，互為對(duì)映體第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月mp/℃PkaH2SO4[α]D20（＋）乳酸533.79丙烯酸+3.82（－）乳酸533.79與上同-3.82沸點(diǎn)℃密度g/cm3折射率硫酸醋酸[α]D20

(+)2-甲基-1-丁醇1280.81931.41022-甲基丁烯醋酸酯+5.756(-)2-甲基-1-丁醇1280.81931.4102速率、產(chǎn)物與上同速率、產(chǎn)物與上同-5.756物理性質(zhì)方面，僅旋光性有差異，旋光度絕對(duì)值相等方向相反，一個(gè)左旋稱左旋體，一個(gè)右旋稱右旋體，所以對(duì)映異構(gòu)又叫旋光異構(gòu)、光學(xué)異構(gòu)；化學(xué)性質(zhì)方面，在手性環(huán)境中性質(zhì)有差異，左旋的氯霉素具有抗菌作用，而右旋氯霉素?zé)o抗菌作用

第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、外消旋體無(wú)旋光性等量左旋體與右旋體的混合物稱為外消旋體，沒(méi)有旋光性，常用（±

）表示（±

）乳酸外消旋體除旋光性與左旋體和右旋體不同以外，物理性質(zhì)也有差異，如（±

）乳酸的熔點(diǎn)不是（＋）乳酸或（－）乳酸的53℃，而是18℃；化學(xué)性質(zhì)則基本相同（各自發(fā)生作用）2－羥基丙酸有旋光性嗎？CH2=CHCOOHCH3CHCOOHOH2－羥基丙酸是手性分子，存在有旋光性的兩種構(gòu)型第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、對(duì)映體的構(gòu)型表示方法1.透視式2.Fischer投影式1）把與手性碳原子結(jié)合的橫向的兩個(gè)鍵擺向自己，豎向的兩個(gè)鍵擺向紙后第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）將碳鏈縱向放置且把編號(hào)最小的碳放在上端（非必須）3）把按上述規(guī)則固定下來(lái)的模型投影到紙面上，所得的投影式稱為Fischer投影式，兩條直線的交叉點(diǎn)即為手性碳原子Fischer投影式中，看上去是平面書(shū)寫(xiě)，但實(shí)際是手性碳位于紙面，橫線上兩基團(tuán)指向紙面前方，豎線上兩基團(tuán)指向紙面的后方

第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與此類似，含多個(gè)手性碳原子的體系的構(gòu)型也可用同樣的方法得到其Fischer投影式，如2,3-二溴丁烷的其中一種構(gòu)型的Fischer投影式：使用Fischer投影式時(shí)，須注意以下幾點(diǎn)：第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

不能將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)90o或水平翻轉(zhuǎn)或垂直翻轉(zhuǎn)，否則成它的對(duì)映體第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

可以固定一個(gè)基團(tuán)按順時(shí)針或逆時(shí)針調(diào)換另外三個(gè)基團(tuán)=CH3OHCOOHHCH3OHCOOHH=CH3OHCOOHH

任意兩個(gè)基團(tuán)相互交換得到其對(duì)映體構(gòu)型第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、對(duì)映體的命名方法1970年IUPAC建議對(duì)對(duì)映異構(gòu)體采用R/S命名對(duì)模型或透視式1）對(duì)手性碳原子連接的四個(gè)原子（原子團(tuán)）排序（大到?。?)把最小的基團(tuán)放在遠(yuǎn)離觀察者眼睛的地方，其他三個(gè)基團(tuán)從大到小順時(shí)針排列為R型，逆時(shí)針為S型第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)映體中，一個(gè)為R構(gòu)型，另一個(gè)必為S構(gòu)型RSS第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)Fischer投影式1）對(duì)手性碳原子連接的四個(gè)原子（原子團(tuán)）排序（大到小）2）順序最小的原子(或基團(tuán))在橫線上,另外三個(gè)基團(tuán)按順時(shí)針排列為S構(gòu)型,逆時(shí)針排列為R構(gòu)型3）順序最小的原子(或基團(tuán))在豎線上,另外三個(gè)基團(tuán)按順時(shí)針排列為R構(gòu)型,逆時(shí)針排列為S構(gòu)型第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

分子中含多個(gè)手性碳時(shí)，分別標(biāo)明各手性碳的R或S

R，S與（＋）、（－）無(wú)必然對(duì)應(yīng)關(guān)系

R，S僅與基團(tuán)的大小次序有關(guān)，與構(gòu)型是否發(fā)生變化（如翻轉(zhuǎn)）無(wú)關(guān)SR第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)含兩個(gè)手性碳原子的化合物一、含兩個(gè)不同手性碳原子的化合物Ⅰ與Ⅱ、Ⅲ與Ⅳ為對(duì)映體關(guān)系，四種構(gòu)型均有旋光性2-羥基-3-氯-1,4-丁二酸：第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2,3,4－三羥基丁酸：Ⅰ與Ⅱ及Ⅲ與Ⅳ為對(duì)映體關(guān)系非對(duì)映體間物理、化學(xué)性質(zhì)都不同Ⅰ與Ⅲ、Ⅳ及Ⅱ與Ⅲ、Ⅳ為非對(duì)映體關(guān)系，不呈實(shí)物與鏡象關(guān)系的構(gòu)型異構(gòu)體稱為非對(duì)映體

第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物ⅠⅡⅢⅣ分子內(nèi)，取代基相同構(gòu)型相反的手性碳的旋光性相互抵消的現(xiàn)象稱為內(nèi)消旋，這種分子稱為內(nèi)消旋體，一定是RS構(gòu)型內(nèi)消旋體和外消旋體有本質(zhì)的區(qū)別，前者是一個(gè)化合物，后者是兩個(gè)化合物組成的一個(gè)混合物meso2R3R2S3S2R3S=2S3R第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔點(diǎn)℃溶解度g/100g水密度g/cm3pKa1pKa2[α]D2520%水溶液＋1701391.7602.934.23+120－1701391.7602.934.23-120±

206120.61.6802.964.24meso1401251.6673.114.80幾種構(gòu)型酒石酸的物理性質(zhì)比較對(duì)映體間除旋光性以外其它物理性質(zhì)相同，而非對(duì)映體間所有性質(zhì)均不同第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)環(huán)狀化合物一、環(huán)丙烷衍生物meso（R,S）(S,S)(R,R)同時(shí)存在順?lè)串悩?gòu)和對(duì)映異構(gòu)，順式和反式間是非對(duì)映異構(gòu)第28頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、環(huán)己烷衍生物考慮環(huán)己烷衍生物的手性時(shí)，可以用平面結(jié)構(gòu)代替真實(shí)的椅式結(jié)構(gòu)，構(gòu)像的手性（貢獻(xiàn)）不予考慮第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)不含手性碳原子的化合物一、丙二烯型化合物C上連接2個(gè)不相同的原子或原子團(tuán)時(shí)，有兩種構(gòu)型第30頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、聯(lián)苯型化合物

判斷分子是否有手性應(yīng)從分子的整體對(duì)稱性考慮第31頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)