光学异构对映异构体.ppt

第五章旋光异构Opticalisomerism 构造异构 碳链异构官能团异构位置异构互变异构 立体异构 构象异构顺反异构 几何异构 旋光异构 光学异构 构型 同分异构 普通光和偏振光 1 偏振光 5 1旋光异构现象一 偏振光和旋光活性 旋光仪示意图 2 旋光活性3 旋光度 4 旋光仪 5 比旋光度 例 肌肉运动产生的乳酸 3 8 或d 右旋糖发酵产生的乳酸 3 8 或l 左旋牛奶发酵产生的乳酸 0 或dl 二 分子的手征性和旋光活性1 手征性 手性或不对称性 手征性 手的特性 实物和镜像不能重叠的特性 例 人的左 右手分别与自己的镜像不能重叠 且二者具有互为实物和镜像不能重叠的关系 2 手征性分子手征性分子 与自己的镜像不能重叠的分子 旋光活性 充要条件 手征性分子 3 手征性碳原子 不对称碳原子 sp3杂化的碳原子所连的4个基团不相同 手征性碳原子 C 例如 4 对映体如果两个旋光异构体互为实物和镜像不能重叠的关系 一对对映体 例如 肌肉运动产生的乳酸和糖发酵产生的乳酸就是一对对映体 一对对映体比旋光度相等 方向相反 肌肉运动产生的乳酸 3 8 右旋体糖发酵产生的乳酸 3 8 左旋体 一对对映体 对映体 旋光异构体 例2 含C 的分子 手性分子 决定分子手征性的因素 有对称面或对称中心 分子无手性 基团在空间只有一种排列 无旋光异构现象 5 2含手性碳原子的链状化合物的旋光异构现象一 含一个手性碳原子的化合物 二 旋光异构体构型的表示方法和命名1 表示方法 透视式 Fescher投影式 D 甘油醛L 甘油醛 OH HO 2 命名 1 相对构型D L命名法 2 绝对构型R S命名法系统命名法用以 基团次序 规则为基础的R S命名法命名绝对构型 R Retus 拉丁文 右 S Sinister 拉丁文 左 D 乳酸L 乳酸R S D L R S 之间没有任何必然的联系 Fischer投影式在纸平面上转动90 或90 的奇数倍 所得构型相反 例 Fischer投影式在纸平面上转动90 的偶数倍 所得构型不变 将Fischer投影式的C 任意两个原子或基团对调 C 构型改变 将Fischer投影式的C 任意3个原子或基团按一定方向依次调换位置 C 构型不变 三 含两个不同手性碳原子的化合物 2 氯 3 碘丁烷 2 3 二羟基丁烷 22 4 两对对映体 两对对映体之间 彼此两两互为非对映体 2S 3R 2R 3S 2S 3S 2R 3R 分子式 结构式相同 含n个不相同手性碳原子 旋光异构体总数 2n四 含两个相同手性碳原子的化合物 分子式 结构式相同 含两个相同手性碳原子 旋光异构体总数 3 一对对映体和一个内消旋体 一对对映体和内消旋体之间 彼此两两互为非对映体 酒石酸 2R 3R 2S 3S 一对对映体 2S 3R 内消旋体 meso 五 含假手性碳原子的分子 单从构造式看 C是非手性碳原子 分子中含两个相同C 有3个旋光异构体 其中一对对映体 一个内消旋体 但其旋光异构体的总数 4 有一对对映体 两个内消旋体 2R 4R 2S 4S 2R 3r 4S 2R 3s 4S C 3称为假手性碳原子 如果C 3所连的两个C 构造和构型完全相同 分子有手性 实物和镜象不能重叠 在空间有两种排列 得到一对对映体 若这两个C 构造相同 构型相反 在空间也有两种排列 但由于分子内部有对称面 所以得到两个不同的内消旋体 5 3碳环化合物的旋光异构现象例12 甲基环丙基甲酸4种构型 顺 反 例22 2 二甲基环丙基甲酸2种构型 例31 2 二甲基环丙烷3种构型 顺 反 分子式为C5H10的环丙烷异构体的数目 例43 甲基环丁基甲酸2种构型 顺 反 4 用透视式 平面式或构象式判断环烷烃衍生物有无手性 其结果相同 5 4旋光异构体的性质一 对映体的性质对分子式相同 结构式相同 互为实物和镜像不能重叠的一对对映体来说 二者都是手性分子 但在非手性条件下二者的理化性质完全相同 没有手征性 只有在手性条件下其手征性才能表现出来 一对对映体就好比是两个螺纹相反的螺丝钉 木制品对它们来说 就是非手性条件 这两个螺丝钉都能旋进去 性质相同 没有手征性 而螺丝帽则为手性条件 只有与螺丝帽螺纹方向一致的螺丝钉才能旋进去 二者性质不同 具有手征性 非手性条件 加热 溶剂 非手性试剂和催化剂等 一对对映体的m p b p S以及一般实验条件下的化学性质相同 手性条件 平面偏振光 左旋偏振光和右旋偏振光的叠加 酶等 一对对映体旋光活性不同 比旋光度大小相等 方向相反 对生物体内的一系列酶催化反应 二者的生理作用差别很大 例如 青霉素在含有外消旋酒石酸的培养液中生长 右旋酒石酸被消耗掉 溶液逐渐由无旋光活性变成左旋 又如 将外消旋的苹果酸溶液经皮下注射在兔子身上 被吸收的是左旋体 右旋体则从尿中排泄出来 二 外消旋体的性质在气态和稀溶液中 外消旋体通常是理想的或近似理想的混合物 除去对偏振光所呈现的性质不同之外 外消旋体和纯对映体一般具有相同的物理性质 例如 b p n d等 本章小结 旋光异构现象 分子中没有对称面和对称中心 手征性分子 产生立体异构现象 异构体能使偏振光的振动平面发生旋转 旋光异构现象 手征性和旋光异构 手征性分子 旋光活性 含C 的分子 手征性分子 对映体 外消旋体非对映体内消旋体 旋光异构体 各论 含一个C 的化合物含两个不相同C 的化合物含两个相同C 的化合物含假手性碳原子的分子碳环化合物 旋光异构体的表示方法和命名 表示方法透视式和投影式命名 标记